Računajmo pomoću integriranih krugova! (2) Energija s ... · zvijezda kreću istim smjerom kao...
Transcript of Računajmo pomoću integriranih krugova! (2) Energija s ... · zvijezda kreću istim smjerom kao...
Napokon dokaz – bili smo na MjesecuPlaneta koja prometuje krivim
smjerom!?Brodski vijakNE 555Model ratnog brodaRačunajmo
pomoću integriranih krugova! (2)Ika 8, KarlovacEnergija s umjetnih otokaIzradi u vrtu mlinSto kilometara za jedan euroNačelo ciklona
ABC_528.indd 1 2009.09.22 08:44
Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa odobrilo je uporabu “ABC tehnike” u osnovnim i srednjim školama
U OVOM BROJUVjetrogeneratori uče letjeti . . . . . . . . . . . . . 2Napokon dokaz – bili smo na Mjesecu . . . . 3Planeta koja prometuje krivim smjerom!? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Brodski vijak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5NE 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Model ratnog broda . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Računajmo pomoću integriranih krugova! (2) . . . . . . . . 8USB-pamtilo: sada i kao kovanica . . . . . . . 10Ika 8, Karlovac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Model hladnjaka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Au to mo bi li: Špor tski i kla sič ni . . . . . . . . . . 14Energija s umjetnih otoka . . . . . . . . . . . . . 17Izradi u vrtu mlin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Sto kilometara za jedan euro . . . . . . . . . . . 22Načelo ciklona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Drhtave noge američke uzdanice za let na Mjesec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Traži se – tragač za supernovim zvijezdama! . . . . 28Dinamo i generatori . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Meki strojevi bez vijaka . . . . . . . . . . . . . . . 32Nagradna križaljka . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Dizajnerska navigacija . . . . . . . . . . . . . . . 35Art Lebedov Navigarius . . . . . . . . . . . . . . 35Mišem po staklu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Logitech Anywhere Mouse MX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Tanki PlayStation 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Archos Clipper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Nacrt u priloguAu to mo bi li: Špor tski i kla sič ni
Jedan od najtežih problema robotike je pre-poznavanje uzoraka. Iako su sposobni prepozna-ti jednostavne predmete poput olovke ili čaše, često griješe zbog loše rasvjete ili promjene kuta gledanja.
Zbog toga, teško je napraviti robote koji će sigurno šetati po zgradama i raditi s predmetima.
Na ovaj problem naišli su znanstvenici iz tvrt-ke Willow Garage pri razvoju svog robota PR2. Umjesto da odustanu, odlučili su robota naučiti da razmišlja kao čovjek.
Kad se čovjek nađe u nezgodnoj situaciji, obič-no nekog pita za pomoć. Znanstvenici će pokuša-ti naučiti robota da pita ljude da za njega identifi-ciraju predmete koje on sam ne prepoznaje.
Sustav koristi Amazonov Mechanical Turk, internetsku burzu koja sparuje radnike s jedno-stavnim zadacima. Radnici koriste tvrtkin softver kako bi nacrtali rub oko predmeta i imenovali ga, i za to su plaćeni od 3 do 15 centi po slici.
U početnim testovima, roboti koji su šetali uredom slali su slike na obradu svakih nekoliko sekundi, no uspješnost projekta bila je samo 80 posto. Znanstvenici misle da bi se ova broj-ka mogla popraviti kad bi više radnika na Turku obradilo istu fotografiju.
U Willow Garageu misle da roboti na ovaj način mogu nau-čiti o svom okolišu. Robot za čišćenje mogao bi provesti prvi tjedan u novoj zgradi upoznajući se s okolinom i gradeći model prostora koji čisti. Ako u nekom trenutku opet zapne, može bez problema ponovno zatražiti pomoć.
“Ovo je fantastična ideja”, rekao je John Leonard, robotičar na MIT-u. “Ovo bi potencijalno moglo omogućiti robotima da rade dugo vremena bez direktne ljudske intervencije.”
ROBOTIKA
Pomozite robotima
Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa odobrilo je uporabu
Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Dalmatinska 12, P. p. 149, 10002 Zagreb, Hrvat ska/CroatiaIzdavački savjet:Akademik Marin HRASTE, (predsjednik), Dubravko MALVIĆ, dr. sc Zvonimir JA KOBOVIĆ, prof. dr. sc. Zdenko KOVAČIĆ, Marčelo MARIĆ, Mihovil Bogoslav MATKOVIĆ, Željko ME D VEŠEK, Božica ŠKULJUredništvo: Žarko BOŠNJAK, dr. sc. Zvonimir JAKO BOVIĆ, Sanja KOVAČEVIĆ, Zoran KUŠAN, Ivan LUČIĆ, Željko MEDVEŠEK, Miljen ko OŽURA, Igor RATKOVIĆGlavni urednik: Zoran KUŠAN, ing.Priprema za tisak: Zoran KUŠAN, ing.Lektura: Marina ZLATARIĆ, prof.Administrator: Sandra TOMLJANOVIĆ
Broj 2 (528), listopad 2009.Školska godina 2009./2010.
Naslovna stranica: Svjetsko prvenstvo zrakoplovnih modelara na Krbavskom polju ‘09.
Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12, P.p. 149, 10002 Za greb, Hrvatska/Croatia; telefon i faks (01) 48 48 762 i (01) 48 48 641; www.hztk.hr; e-pošta: [email protected]
“ABC tehnike” na adresi www.hztk.hr
Izlazi jedanput na mjesec u školskoj godini (10 brojeva godišnje)
Rukopisi, crteži i fotografije se ne vraćaju
Žiro-račun: Hrvat ska zajednica tehničke kul-ture 2360000-1101559470
Devizni račun: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Zagreb, Dalmatinska 12, Zagrebačka banka d.d. 2500-3222764 swiftcode: ZABAHR2X
Tisak i otprema: DENONA d.o.o. 10000 Zagreb, Ivanićgradska 22
Časopis se tiska uz novčanu potporu Mini-starstva znanosti, obrazovanja i športa Republike Hrvatske
ABC_528.indd 2 2009.09.22 08:47
3
ASTRONOMIJA
Kada su prije ravno četiri desetljeća Amerikanci s programom Apollo uspjeli spustiti ljude na Mjesec i sigurno ih vratiti na Zemlju, diljem svijeta pojavilo se puno skeptika koji su pokušavali izvući sebi zanimljive detalje misije, a za koje su smatrali kako je riječ o dokazima lažiranja događaja koji je obilježio svemirsku eru čovječanstva.
Nekima su “smetale” sitnice poput krivih sjena ili vijorenja zastave, nekima nedostatak zvijezda, neki su pak smatrali kako se čovjek možda i spustio na Mjesec, ali nekoliko godina kasnije od proklamiranog datuma...
Kao jedan od ključnih dokaza da ljudi nisu bili na Mjesecu uzimao se i podatak kako svemirske letjelice tipa Apollo nikada nisu usnimljene na Mjesecu pa ih stoga tamo niti nema.
Ipak, prije četiri smo desetljeća imali tehnologiju koja je to bila sposobna napraviti. Hladnoratovska utrka proširila se i na svemir. Stvar je prestiža bilo hoće li Amerikanci ili Rusi pobijediti u finalnom dvoboju. Prvi je satelit u svemiru otišao u ruske zasluge, prvi čovjek u svemiru također, kao i prva letjelica u orbiti oko drugog nebeskog tijela i prva svemirska stanica. No, prvi je čovjek na Mjesecu bio Amerikanac. Tada je svemirska utrka prve generacije završila.
U do sada neviđenoj rezoluciji na Zemlju, ponovno od strane Amerikanaca, danas pristižu snimke Mjesečeve površine učinjene robotičkom letjelicom LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). Na njima se napokon vide dijelovi opreme i uređaja koje je program Apollo ostavio na Mjesecu!
Snimljene su lokacije slijetanja Apolla 11, 14,15,16 i 17. Uskoro će biti snimljena i lokacija slijetanja s opremom za Apollo 12, dok Apollo 13 nikada nije sletio na Mjesec zbog poznatih tehničkih problema koji su skoro doveli do tragedije.
Snimci su učinjeni u razdoblju između 11.15. srpnja i najbolje su slike Mjeseca ikada. Na njima se, osim dijelova opreme, uočavaju i otisci kuda su se astronauti kretali te tragovi kotača Mjesečeva rovera kojim su se služili u misijama Apollo 14 – 17. Treba istaknuti kako nam u narednim mjesecima, kada LRO zauzme planiranu nisku orbitu oko Mjeseca, slijede još najmanje dvatri puta detaljnije snimke.
Mark Robinskon, iz LRO misije, izjavio je kako je divno na Mjesecu vidjeti opremu koja čeka da se vratimo k njoj. Kada čovjek ponovno krene na Mjesec, ali ne s namjerom da ga posjeti i ode, već da dođe i ostane tamo, mjesta slijetanja Apolla bit će jedna od jako zanimljivih mjesta koja ćemo zasigurno nanovo posjetiti.
U međuvremenu će skeptici i sumnjivci zasigurno i dalje imati svoje “argumente” kako ipak prije četiri desetljeća nismo bili na Mjesecu. No, zahvaljujući LRO jedan od takvih “argumenata” više ne stoji. Fotografije Apolla i ljudske aktivnosti na površini Mjeseca sada su stvarnost!
Marino Tumpić
Napokon dokaz – bili smo na Mjesecu
Mjesto slijetanja Apolla 11 s opremom
Mjesto slijetanja Apolla 14 s opremom i tragovima kotača Mjesečeva vozila
ABC_528.indd 3 2009.09.22 09:02
4
ASTRONOMIJA
Uobičajna je situacija da se planete oko zvijezda kreću istim smjerom kao što je i smjer rotacije njihove matične zvijezde. No, kao i uvijek, i tu ima izuzetaka koji potvrđuju pravilo.
Nedavno su astronomi, okupljeni u konzorcijumu nekoliko sveučilišta iz Velike Britanije, pomoću sustava WASP (Wide Area Search for Planets), smještenom u pokrajini Sutherland u Južnoafričkoj Republici, otkrili divovsku plinovitu planetu (WASP 17b), dvostruko veću od našeg Jupitera koji se oko matične zvijezde okreće u smjeru suprotnom od njezine rotacije. Tzv. retrogradno gibanje poprilično je rijetko u svemiru i riječ je o prvoj planeti drugih zvijezda kod koje je uočeno takvo gibanje.
Astronomi ne znaju što je uzrok takvom gibanju ovog plinovitog diva, no radna je pretpostavka kako se u vrijeme formiranja ovog planetarnog sustava dogodio jedan ili više megasudara nebeskih tijela što je bilo dovoljno da planeta počne orbitirati visoko izuženom „krivom“, eliptičnom putanjom oko svoje zvijezde. Ovaj slučaj zasigurno nije usamljeni izuzetak, ali će sada svojim
Planeta koja prometuje krivim smjerom!?
primjerom itekako pomoći astronomima u modeliranju i boljem razumijevanju nastanka i razvoja planetarnih sustava uopće.
Inače, i sama planeta WASP 17b je vrlo zanimljiva. Nakon prvih je analiza ustanovljena njezina iznimna veličina, ali i sastav. Pa iako je dvostuko veća od Jupitera, sadrži samo polovinu njegove mase te je slikovito možemo prikazati kao planetu od polistirena. Taj je podatak važan za astronome s obzirom da su se veličine i mase pojedinih otkrivenih planeta drugih zvijezda značajno razlikovale od teorijskoračunalnih modela. No, “papirna
Umjetnički prikaz novootkrivene velike planete na retrogradnoj putanji oko matične zvijezde
ABC_528.indd 4 2009.09.22 09:02
5
Izgled robotičkog sustava WASP South u JAR (snimili Marino Tumpić i Neven Udovičić za vrijeme ekspedicije AUV u JAR – 2005. godine.)
ti tigrovi” sada pomalo postaju razotkriveni i uklapaju se u naša dosadašnja znanja i objašnjenja planetarnih sustava diljem svemira. Dosad je otkriveno preko 350 planeta oko drugih zvijezda.
WASP17b je već sedamnaesta planeta otkrivena od strane WASP mreže. Postoje dva WASPopservatorija. Sjeverni WASP smješten je na Kanarskom otočju, a južni u Južnoafričkoj Republici pri South African Astronomical Observatory (SAAO). U našoj se okolini istraživanjima i otkrićima planeta drugih zvijezda jako uspješno bave Mađari (HATsustav), a u našoj zemlji istraživanja extrasolarnih planeta obavljaju se korištenjem EXO NEXT sustava pri Vidulini Observatory, Astronomske udruge Vidulini. Jedna od ekstrasolarnih planeta, WASP 1, bila je predmet fotometrijskih istraživanja na ljetnoj astronomskoj radionici cLARKe 2009., održanoj u NCTK Kraljevica, početkom kolovoza ove godine. Sustav EXO NEXT jedini je astronomski robotički sustav u Hrvatskoj koji je sposoban istraživati planete drugih zvijezda.
Marino Tumpić
Za vibraciju je odlučujući broj krila na brodskom vijku
Propeler s jednim krilom bio bi najdjelotvorniji kad bi samo bile podnošljive vibracije. Za dobru je ravnotežu, i time manje vibracije u praksi, najprihvatljiviji propeler s dva krila. S rastućim brojem krila korisnost je sve manja, ali se još više smanjuju vibracije. Većina propelera posjeduje tri krila; nagodba između korisnosti, vibracije i troškova. Razlika u korisnosti između vijka s dva ili tri krila manje je važna od dobitka što se tiče tihog hoda motora. Danas skoro svi brodski vijci brzih čamaca imaju tri ili četiri krila. Zbog sve veće primjene površinskih brodskih vijaka, tijekom zadnjih su godina omiljeni bili propeleri s četiri i pet krila. Oni naglašeno smanjuju vibracije i većom površinom krila nude bolje ubrzanje. Osim toga, učinak zakrivljenosti krila (tzv. pitch) veće je podizanje pramca i čini plovilo bržim.
Prema boote 7/09Pripremio Željko Medvešek
NAUTIKA
Brodski vijak
ABC_528.indd 5 2009.09.22 09:02
MALA ŠKOLA PROGRAMIRANJA (24)
6
Popularni integrirani sklop NE 555 poznat je pod nazivom tajmer (engl. timer). Koristi se u raznim elektroničkim sklopovima za dobivanje točnog vremenskog razdoblja od mikrosekunde pa do nekoliko sati i kao vrlo stabilan oscilator s točnom frekvencijom koja se može namjestiti izvana sa svega dva otpornika i jednim kondenzatorom.
Pogledajmo treptalo koje je Sanja složila na eksperimentalnoj pločici.
Kako ne bi sve ostalo na elektronici, Sanja je napravila programsku aplikaciju da bi si olakšala izbor elektroničkih elemenata za gradnju treptala i s nekim drugim frekvencijama.
nomainwin[pocetak]
WindowWidth = 376WindowHeight = 175UpperLeftX = 300UpperLeftY = 140button #myFirst.ok, “OK!”, [okClicked], UL,
294, 111, 58, 25textbox #myFirst.textbox1, 102, 16, 248, 25textbox #myFirst.textbox2, 102, 46, 248, 25textbox #myFirst.textbox3, 102, 76, 248, 25statictext #myFirst.statictext1, “R1 “, 22, 26,
64, 20statictext #myFirst.statictext2, “R2 “, 22, 56,
64, 20statictext #myFirst.statictext3, “ C “, 22, 86,
64, 20open “Frekvencija multivibratora NE 555” for window as #myFirstprint #myFirst, “trapclose [quit]”wait
[okClicked]print #myFirst.textbox1, “!contents? r1”print #myFirst.textbox2, “!contents? r2”print #myFirst.textbox3, “!contents? c”if (r1 <= 0 or r2 <= 0 or c<= 0) then goto [quit]r = r1 + (2*r2)f = 1.44 / (r * c)f = (int (f*1000))/1000notice “Frekvencija je “; f ;” Hz”
[quit] confirm “Završiti ?”; answer$
if answer$ <> “yes” thenclose #myFirst : n$=””: goto [pocetak]elseclose #myFirst
end ifend
NE 555
Frekvenciju treptanja od približno jedne sekunde odredila je po formuli:
f=1.44 / (R1+2R2) × C = 1.44 / 23400 × 0.000047 = 1.44 / 1.1 = 1.3 [Hz]
DA to je NE
Valjdajesvimajasnokakoradi
semafor!
ABC_528.indd 6 2009.09.22 09:02
MODELARSTVO
7
Vrijednosti otpora unose se u ohmima (W), a kapaciteta u faradima (F), da se dobije frekvencija treptanja svjetleće diode u hertzima (Hz).
Damir Čović, prof.
Zaštomijeto
potrebno?
Model ratnog broda
ABC_528.indd 7 2009.09.22 09:02
8
ELEKTRONIKA
Za mlade su modelare prošle školske godine u ovome časopisu objavljeni nacrti i upute za izradu modela jedrilice i motornog brodića. Model ratnog broda, kojega sada opisujemo, namijenjen je za još mlađe modelare koji će imati lijepi model za pomorske bitke u kadi ili na bazenu.
Model je prikazan na nacrtu i fotografijama. Oni trebaju služiti samo kao ideja i poticaj za izradu vlastitog modela čije će dimenzije ovisiti o materijalu koji se nađe pri ruci. Svi dijelovi su iz jelovine ili bora. Ne treba koristiti komade bukve ili drugog težeg drveta jer će model previše potonuti, a i takvi materijali se teško režu modelarskom pilicom. Kabine broda, odnosno nadgrađe, treba raditi iz letvica koje su pri ruci. Posjeta nekoj stolariji i molba vlasniku da pokloni malo otpadaka, može riješiti problem nabave materijala.
U ovom je slučaju trup izrađen iz komada lamperije, a povišenje palube na pramčanom dijelu iz špera kutije za voće. Trup je debljine 10 mm, no preporučljivo je da bude i deblji, možda čak i duplo, kako bi model imao manji gaz i bolju plovnost.
Dijelovi modela se lijepe ljepilom za drvo, a bojaju vodootpornom bojom za drvo. Sve dijelove prije bojanja treba obrusiti staklenim papirom. Obojene dijelove treba objesiti na žicu kako bi se sušili preko noći.
Topovske kule su pokretne, odnosno mogu se okretati oko svoje osi. Kao topovske se cijevi mogu koristiti komadići žice ili mali čavlići. Osovine topovskih kula također su mali čavlići, kako je to na nacrtu i prikazano.
Ovisno o kalibru topova, ratni se brodovi dijele na razarače, krstarice i bojne brodove te na nosače aviona, podmornice i razne pomoćne brodove.
Bojan Zvonarević
Stabilizirani izvor napajanjaZa pokuse s operacijskim pojačalima, s koji
ma smo se upoznali u prošlom broju ABC tehnike, trebat će nam stabilizirani izvor napajanja izrađen prema shemi na slici 3. Malo je složeniji od uobičajenog rješenja jer objedinjuje dvije uloge:
• osigurava stabilizirane napone +12 V i 12 V za napajanje operacijskih pojačala i
• osigurava 13 referentnih napona u rasponu od 3 V do +3 V koje ćemo koristiti kao ulazne napone u različitim mjerenjima
Kao stabilizatori upotrijebljeni su dobro poznati integrirani krugovi 78L12 i 79L12. Oni mogu dati do 100 mA izlazne struje, što je više nego dovoljno: potrošnja operacijskih pojačala TL082, koje ćemo koristiti u našim pokusima, je oko 3 mA.
Naponska dijelila s otpornicima oznake R moraju imati što je moguće sličnije vrijednosti otpora. Zadovoljavajuću točnost postižemo ako upotrijebimo metalfilm otpornike tolerancije 1%, koji su lako nabavljivi u našim trgovinama i cijena im ne prelazi 30 lp/kom. Još je bolje ako iz veće količine otpornika otpora 33 Ohma (2030 kom) digitalnim ohmmetrom izaberemo dvije grupe od po 6 otpornika identičnih otpora. Ovdje nije važno da taj otpor bude upravo 33 Ohma nego da otpornici imaju jednaku vrijednost. Tako ćemo dobiti dva vrlo precizna naponska dijelila koja ugađamo trimer otpornicima R1 i R2. Ovi trimer otpornici moraju biti višeokretni (multiturn) i inicijalno podešeni na otpor oko 500 Ohma. Ugađanje provodimo tako da digitalni voltmetar spojimo između priključka +1,5 V i 0 V i podešavamo R1
Računajmo pomoću integriranih krugova! (2)
ABC_528.indd 8 2009.09.22 09:02
9
Slika 3; Shema stabiliziranog izvora napajanja
dok izmjereni napon ne iznosi točno 1,500 V. Zatim voltmetar spojimo između 1,5 V i 0 V i podešavamo R2 dok ne postignemo očitanje 1,500 V.
Stabilizirani se izvor napajanja napaja iz dva nestabilizirana izvora izlaznog napona 1525 V, koji moraju dati struju jakosti 100 mA ili više. Možemo upotrijebiti dva univerzalna mrežna adaptera ili pak napraviti ispravljač mrežnog napona prema shemi na slici 4. Mrežni transformator Tr1 treba biti snage 3,2 VA ili veće i imati dva sekundarna namotaja napona 1215 V. Takav ispravljač daje Slika 4; Ispravljač mrežnog napona
na izlaznim priključcima 2x 1520 V (neopterećen možda i više od toga), što je primjereno potrebama našeg stabilizatora.
Oprez! Izrađujete li ispravljač mrežnog napona prema slici 4, imajte na umu kako je mrežni napon opasan po život! Stoga prije priključenja na mrežni napon dobro izolirajte priključke primara i čitav transformator zaklopite u prikladnu plastičnu kutiju.
TL082U pokusima
ćemo koristiti integrirani krug TL082 koji objedinjuje dva identična operacij
ska pojačala. Osim rasporeda izvoda na kućištu integriranog kruga, slika 5 prikazuje i kako pozitivni napon napajanja (+12 V) spajamo na priključak 8, a negativni (12 V) na priključak 4 integriranog kruga. Potpuno je svejedno koje ćemo operacijsko pojačalo upotrijebiti u
ABC_528.indd 9 2009.09.22 09:02
10
Slika 5; Način spajanja integriranih krugova TL082 na napon napajanja
nekom sklopu. Međutim, ako unutar integriranog kruga ostane neiskorišteno pojačalo, obavezno ga spojite prema shemi na slici 5 desno. Time ćete spriječiti da neiskorišteno pojačalo prooscilira ili na neki drugi način nekontrolirano mijenja stanje.
Spoj prema slici 5 desno ujedno omogućuje mjerenje jednog važnog parametra svakog operacijskog pojačala, greške ulaznog napona (input offset voltage). Digitalni voltmetar spojite između izlaza operacijskog pojačala i mase i očitajte napon, koji bi kod TL082 trebao biti između 3 i +3 mV. Što je taj napon bliži 0 V, pojačalo će unositi manju grešku pa, ako možete birati između nekoliko integriranih krugova TL082, odaberite one čija oba pojačala imaju najmanju grešku ulaznog napona.
Osnovne karakteristike TL082 navedene su u Tablici 1 u prošlom nastavku. Još ćemo
Slika 6; Stabilizirani izvor napajanja možemo izvesti i na eksperimentalnoj pločici na kojoj ima dovoljno mjesta i za nekoliko TL082
spomenuti kako je, uz napon napajanja +/12 V, minimalni dozvoljeni raspon ulaznih napona od 9 do +12 V, a izlaznih od 9 do +9 V. Nađu li se ulazni ili izlazni naponi izvan dozvoljenog raspona, sklop više neće pouzdano raditi. Pojačala su zaštićena od kratkog spoja pa nehotično spajanje izlaza s masom, + ili polom napajanja, neće oštetiti integrirani krug. Međutim, možemo ga trajno oštetiti postavimo li ulazni ili izlazni priključak na napon viši
od napona napajanja (u našem slučaju, izvan područja +/12 V).
Stabilizirani izvor napajanja možemo izvesti i na eksperimentalnoj pločici prema slici 6. Na istoj pločici će ostati dovoljno mjesta za jedan ili dva integrirana kruga TL082, što je upravo dovoljno za sve pokuse koje ćemo izvoditi
Mr. sc. Vladimir Mitrović
Iznenađenje u novčaniku! U pregradu za sitan novac odnedavno se mogu smjestiti i USBučitnici (USB stick) i to nalik na kovani novac. Francuski proizvođač vanjskih tvrdih diskova, LaCie, predstavilo je prve otiske “CurrenKey USB Flash Drive”. Kad se zakrene rub ove neobične kovanice, na vidjelo izlazi USButikač. CurrenKey pamtilo izrađeno je od tlačnog kovinskog lijeva otpornog na udarce i pouzdano štiti pohranjene podatke. Nude se dvije inačice. Jedna srebrne boje koja može
preuzeti 8 GB podataka i druga boje mjeda kapaciteta 4 GB. Najviša brzina prijenosa
podataka je 480 Mbit/s (USB 2.0), ali uređaj dobro radi i na USB 1.1. Proizvod je, između ostalog, već odlikovan nagra
dom za dizajn “Observer 09” od strane APCIa (Agency for the Promotion of Industrial Creation) iz Pariza.
Prema CreditreformŽeljko Medvešek
USB-pamtilo: sada i kao kovanica
RAČUNARSTVO
ABC_528.indd 10 2009.09.22 09:02
11
U Karlovcu je, u organizaciji Udruge inovatora Karlovačke županije i Hrvatske gospodarske komore, od 2 do 6. lipnja 2009. godine održana izložba inovacija IKA – 8. Izložena su 63 rada, a posebno zapažene rezultate postigli su mladi inovatori srednjih i osnovnih škola. To dokazuje da se inventivnim radom i novim stvaralačkim rješenjima mogu baviti i učenici. Izdvojit ćemo uspjeh učenice šestog razreda Osnovne škole Dubovac u Karlovcu, Dore KORENIĆ, i njen rad betlehemske spilje. Taj je rad u primjeni novih materijala i dizajna osvojio brončanu plaketu. Ostali zapaženi radovi su i radovi Ane BAJAC (dječji namještaj), Kristijana PICAKA i Jurice FURAČA (zbirka za elektroničke vježbe).
I vi nam javite o svojim nastupima na drugim manifestacijama i smotrama.(o)
MLADI TEHNIČARIMLADI TEHNIČARIIka 8, Karlovac
ABC_528.indd 11 2009.09.22 09:02
RADOVI MLADIH TEHNIČARA
12
Čuvanje hrane i različiti tehnički zahvati zahtijevaju niže temperature prostora. To se postiže na nekoliko načina, a jedan je svakako korištenje suvremenih hladnjaka. Osnovno u izvedbi je izolirano kućište – kutija odgovarajućeg unutarnjeg obujma, zatim isparivač, sustav cijevi, kompresor s elektromotorom te osjetila za ugađanje željene temperature hlađenja…Niže se temperature unutar kućišta postižu oduzimanjem topline koja je potrebna da se odabrani refrigerant ispari u isparivaču. To su tekućine s vrlo niskim vrelištem ili plin koji se pod pritiskom lako pretvara u tekućinu…amonijak, etilni klorid i freon. Kompresorom, kojeg pokreće elektromotor refrigerant, stlači se do visokog tlaka te je u tekućem stanju. Tako stlačena tekućina pušta se sustavom cijevi u dio – isparivač, gdje vlada niski tlak. Na tom mjestu tekućina ključa pretvarajući se u plin zahvaljujući toplini u kućištu….Ponovno dolazi do tlačenja…isparavanja i proces se nastavlja toliko dugo dok ima topline dovoljno za isparavanje, ovisno o postavljenim veličinama na regulatoru (1 do 6). Dio u hladnjaku, u kojem je isparivač, ujedno je i najhladniji. Postoje različite inačice i izvedbe.
Naš su model hladnjaka načinili mladi tehničari Osnovne škole DUBOVAC u Karlovcu. Poslužili su se «tekućim plinom» koji se nabavlja za različite kućne potrebe.
Cijela gradnja izvedena je iz priručnog materijala i uz manje zahvate za koje nisu potrebni ni poseban alat ni posebne vještine.
Kao osnova je izrađen stalak iz drva, panel ploče ili daščice. Debljina materijala je 15 do 18 mm. Podloga je kvadrat 120×120 mm, a okomiti nosač visok je 350 te širok 70 mm. S podlogom je spojen vijcima. Pri vrhu je postavljen poprečni okrugli zatik koji služi za prenošenje. Uočavate da je nosač zamaknut na podlozi. Dakako, vodila se briga o načinu smještaja uređaja u ormar ili na policu…Tako je nastao cijeli niz pomagala na stalcima koji imaju barem jednu veličinu, a visinu najčešće zajedničku.
Model hladnjaka
Model hladnjaka
ABC_528.indd 12 2009.09.22 09:02
13
Obojeni su svjetlo plavim sadolinom što daje posebnu dopadljivost i pripadnost zbirci tehničke kulture u nastajanju. Zato su radovi Osnovne škole DUBOVAC na izložbama i smotrama prepoznatljive inačice.
Termometar je nabavljen u trgovini, a služi za kućna mjerenja vanjske temperature. Područje mjerenja je od – 50 do + 50 ºC (Celzijeva skala, a označena je i Fahrenheitova skala koja se rabi u nekim dijelovima svijeta). Sa stražnje je strane stalka prigrađena obujmica koja služi za umetanje boce «tekućeg plina» (od 90 ml). Sapnica se utišće u cjevčicu koja je učvršćena na limeno sjedište. Kraj cjevčice umetnut je u poprečni provrt stalka u visini tikvice termometra. Prikladnim je vijkom termometar pričvršćen za stalak na svom gornjem dijelu. Isparivač je načinjen – savijen kao limena posudica u koji je umetnut donji dio termometra. Pomoću četiri vijka isparivač je pričvršćen na stalak.
Dovoljno je, kako bi se promatralo kolebanje temperature kod ovakvog modela hladnjaka, djelić sekunde u isparivač pustiti plin. On je još uvijek u tekućini. Budući da je dospio u područje nižeg tlaka (atmosferski tlak prostora), nego što je u bočici, dolazi do isparavanja – vrenja pri čemu se oduzima toplina i u okolici isparivača. To se pokazuje, osim padom temperature, na termometru i brzom nakupinom kondenzirane vlage iz zraka (koja može kod dužeg ispitivanja prijeći u led) na stjenkama isparivača… Pri ispitivanju su postignute temperature ispod – 20 ºC. Dakako, kod modela nema povratka
plina natrag u proces kao u kućnim izvedbama s kompresorom…
Mentor: Miljenko OŽURA, prof.
Oslonac bočice Termometar i isparivač
Presjek kućnog hladnjaka: 1. izolirano kućište, 2. ispari-vač, 3. regulator temperature, 4. kompresor, 5. elektro-motor, 6. kondenzator
Budući da se radi o zapaljivom plinu, pokuse valja izvoditi uz prisutnost učitelja i to na otvorenom, bez blizine i mogućno-sti dolaska plamena ili iskre.
1.
2.3.
4.
5.
6.6. 4.
5.
4.4.
3.
ABC_528.indd 13 2009.09.22 09:03
14
IZRADI … IGRA … RAZONODA
Mo de li au to mo bi la za ma nju dje cu odu vijek su in te re san tni za grad nju a po neg dje se nji ma pri re di lo i nat je ca nje u “br zi ni”, uz ve liki op rez. Naš cr tež do no si mo guć no st iz ra de dva ju mo de la: špor tskog i kla sič nog na is tom pod voz ju. Raz li ka je u ob li ku školj ke te u de talji ma u “kok pi tu” mjes tu up rav lja nja ... Bo gat pri kaz ilus tra ci ja i de ta lja olak šat će grad nju, prei na ke i pro na la že nje di je lo va. Ovaj rad prihva ti te kao svoj u pot pu nos ti, a na še pri jed lo ge kao su ges ti ju. Dak le, pris tu pi te rje ša va nju konstruk ci je “in že njer ski”. S pu no maš te, dob re
vo lje i svo jim mo guć nos ti ma. No ve se lje će bi ti iz nad sve ga u sa mom ra du a po go to vu u nas tupu onih ko ji će se vo zi ti ili se nat je ca ti. Ta ko da i vo za či mo ra ju sud je lo va ti u ra du.
Prou či te ilus tra ci je i cr tež ko ji je nac r tan kao ski ca. Uo ča va te da se ci je la kon struk ci ja au tomo bi la sas to ji od let vi čas tog pod voz ja ko je ima raz ra đe no up rav lja nje na pred njim ko tači ma po mo ću uže ta. Kao po gon ski sklop slu ži prig ra đen sre diš nji le žaj bi cik la te “zvi jez da”. Lan cem se ok re ta nje pre no si na zad nji des ni ko tač. Kao vra ti lo slu ži do volj no du ga čak vi jak
Modeli automobila za manju djecu oduvi volje i svojim mogućnostima. No veselje će bi
Au to mo bi li: Špor tski i kla sič ni
(Nacrt u prilogu)
“Zvi jez da” - le žaj je od re za ni dio bi cik la
Bu še nje u no sa ču sje da la za “zvi jez du”
Let vi čas ti ok vir pod voz ja Di je lo vi po gon sko ga ko ta ča
ABC_528.indd 14 2009.09.22 09:03
15
Učvr šće nje lan ča ni ka na vij ča no vra-ti lo
Ume ta nje vij ča nog vra ti la u blok le ža ja Po gon ski, zad nji des ni ko tač
M12. Na ba vi te ga u že lje za ri ji, ako ne ma te drugih mo guć nos ti. Os ta li ko ta či pričvr šće ni su na po luo so vi ne od go va ra ju ćim na či nom. Ko ta či su pri la go đe ni a ne ka da su slu ži li dječ jim ko lici ma pa mož da i oso vi ne bu du upot reb lji ve za vaš rad.
Di je lo vi su ne kad već slu ži li svo joj svr si, ta ko da grad nju au to mo bi la ne će zah ti je va ti po sebne troš ko ve.
Pod voz je na či ni te od dr ve nih le ta va, pa nelplo če, vo doot por ne šper plo če, das ke ili u kom bi na ci ji. Ma te ri jal mo ra bi ti suh, bez pu ko ti na i špra nja. Let ve na os nov ne ve li či ne va lja iz re za ti ve li kim stro jem kod sto la ra te iz bla nja ti. A na du ži ne re ži te ih ruč nom pi lom pa ze ći na oko mi to st re za. Os no ve pod voz ja bit će me đu sob no učvr šće ne, tj. po ve za ne, let ve: po zi ci ja A, B, C ko je či ne ok vir. Os tali se di je lo vi prig ra đu ju re dos li je dom ka ko vam bu de od go va ra lo. Ve li či ne prov je ri te i pri la go di te vi si ni “vo za ča”. Up rav lja nje je ri je še no ta ko da se mo st ok re će oko vij ka za ti ka a uže tom i oč nim vij ci ma po ve zan je za vre te no up rav lja ča. Uže mo ra bi ti na pe to, po ve za no i na mo ta no oko up rav lja ča da se spri je či “še ta nje” li je vodes no u vož nji.
Di je lo vi se spa ja ju li jep lje njem i od go va raju ćim vij ci ma za dr vo i me tal s ma ti ca ma.
Školj ke su iz ra đe ne pre ma že lji u špor tskoj i kla sič noj ver zi ji, i to od šper plo ča ili le so ni ta. Do da ci su iz ra đe ni od dru gog ma te ri ja la.
Rad poč ni te kad sa ku pi te sav ma te ri jal. Ra di te br zo da vam vo za či ne pre ras tu ka tego ri ju vo zi la ...
De ta lje prig ra di te pre ma že lji. Bo je nje pri lago di te vr sti bo je i pre ma de ta lji ma. Pov r ši ne su pri lič no ve li ke pa će tre ba ti (pre ma zi va ti) zakla nja ti pri jaš nje na no se. Pred la že mo pr ska nje ili rad valj či ćem. Pov r ši ne pri re di te: ki ta njem i bru še njem uz uzas top no vla že nje.
Osnovni drveni materijal za podvozjepozicija naziv komada dimenzije (mm)
A poprečna spona 4 68×21×420B uzdužni nosač 2 43×21×1350C središnji nosač 1 68×21×1350D podloga 2 68×21×610E blokj - ležaj 4 68×21×200F most 1 68×21×570G blok-ležaj 4 21×43×68H letva sjedila 3 15×68×42oI graničnik 2 21×91×270J poklopac 1 39×85×6K vreteno 1 ø 28×51oL upravljač (volan) 1 ø 120×12M naslonjač 1 415×350×15
spajano Ijepilom i vijcima… obojeno po željiOstalo …… lančani prijenos, kotači, vijci za spajanje, okretni vijak - zatik, vijak M12 za vratilo, cijevi, matice, podložne pločice, uže, očni, vijci, šarniri, lim, uskočnici (“zeger”), okrugla šipka za poluosovine … i još prema prema do-sjetljivosti i preinakama …
ABC_528.indd 15 2009.09.22 09:03
16
Upam ti te, kon struk ci ja mo ra bi ti ro bus tna i čvr sta da iz dr ži i nep red vi đe na op te re će nja pa i ma nje su da re.
Za vož nju oda be ri te pov r ši ne na ko ji ma ne ma pro me ta. Ovim au to mo bi li ma ni je mjesto na pro met ni ca ma!
Zav r šni ra do vi na špor tsko me mo de lu. Ne dos ta ju de ta lji pa ih sa mi pri la go di te i ug ra di te ...
Pr tljaž nik kla sič nog mo de la
kok pit špor tskog i kla sič nog mo de la
Oba mo de la dječ jih au to mo bi la iz ra đe na su od is lu že nih dječ jih ko li ca, di je lo va ok vi ra (ra me) bi cik la, dos jet lji vo smješ te nih na let vi čas to pod voz je uz jed nos tav no up rav lja nje. Pred vi đe ne ve li či ne su za “vo za če” u do bi do os me go di ne. Pri re di te nat-je ca nje. Ne ka po bi je di bo lji, paž lji vi ji i br ži. De ta lje ug ra di te pre ma dos tup nom ma te ri ja lu. Nas toj te da rad bu de što ured ni ji. Od pre sud ne po mo ći bit će sav jet i po je di ni zah vat is kus ni je ga gra di te lja.
Že li mo vam us pjeh! Na pr vo nat je ca nje po zo vi te i na šu eki pu. Ra do će mo se odaz va ti. A do ta da, ako vam zat re ba, zat ra ži te i do datne na še sav je te.
Ilus tra ci je: Systè me D,.Mi ljen ko Ožu ra, prof.
ABC_528.indd 16 2009.09.22 09:03
17
Plivajuće elektrane za proizvodnju električne struje i pitke vode koriste vjetar, Sunce i toplinu morske vode.
Zemlja, znaju to arhitekt Alex Michaelis i njegov otac, inženjer Dominic, raspolaže s mnogo više energije, nego je čovječanstvu potrebno. Dobacuje je Sunce, skriva se u vjetru i pohranjena je u valovima i morskim strujama. Radi se samo o tome kako te izvore vješto i isplativo iskoristiti. Upravo to i je namjera te dvojice Britanaca s “energetskim otokom”, koji su projektirali u svojem londonskom uredu. Na njemu bi se trebala koristiti energija Sunca i oceana za proizvodnju električne energije. Uz to, plivajući otok može osigurati i druge, prijeko potrebne proizvode, pitku vodu i vodik, buduće gorivo za vozila. Zamisao nije nova. Oko 1881. francuski je fizičar, JacquesArsène
d’Arsonval, došao na zamisao korištenja oceana kao divovskog kolektora Sunčeve energije. Toplina, pohranjena u vodi, trebala bi pogoniti stroj na način koji je obrnut od onog u hladnjaku. Topla se površinska voda odvodi u jednu komoru i pritom isparava pomoću Sunčeve energije. Para pokreće turbinu i nakon toga prelazi u drugu komoru.
Hladna voda, koja se crpi iz dubljih morskih slojeva, oplakuje tu komoru i para se ponovno pretvara u vodu. Sada takav isti ciklus počinje ispočetka. Ta se tehnika naziva “Ocean Thermal Energy Conversion” (OTEC, otprilike pretvorba toplinske energije oceana).
Takvo postrojenje je i osnova šesterobridnog energetskog otoka britanskog para otacsin. Osim toga, oni koriste još i brojne druge tehnologije za proizvodnju energije. Gore, na “palubi”, električnu struju proizvodi šest vjetroelektrana. One su, kako bi se izbjeglo zasjenjivanje vjetra, postavljene na različitim visinama. Osim toga, tu su još i polja sa zrcalima koja usmjeravaju Sunčeve toplinske zrake na solarni toranj. Prijamnik na njegovom vrhu sadrži toplinski medij, na primjer tekući metal ili
Energija s umjetnih otoka
OBNOVLJIVE ENERGIJE
ABC_528.indd 17 2009.09.22 09:03
18
Presjek energetskog otoka Šest rotora od vjetra
proizvodi struju
Zrcala usmjeravaju Sunčevu energiju na prijamnik u kojem se toplinski medij zagri-java za proizvodnju električne energije
strojarnica
toplinski akumulator
površine za poljoprivredni uzgoj
vodeni spremnici za stabilizaciju
mogući bazeni za uzgoj ribe
Generatori proizvode energiju pomoću morskih struja
Plutače proizvode struju od energije valova
Kroz jednu cijev crpi se hladna voda iz dubine od oko 1000 m (vidi crtež desno)
Tankeri krcaju pitku vodu ili vodik
Lučko postro-
solarni toranj
polja sunčanih zrcala
oko 180 m
U zajednički modul može se povezati do osam otoka
ABC_528.indd 18 2009.09.22 09:03
19
vodu, koji se isparava i pokreće turbinu. Alternativno se mogu postaviti fotonaponske ćelije.
Ispod gornje površine otoka smješteno je OTEC postrojenje koje k tome još proizvodi odsoljenu morsku vodu. Kapacitet jednog otoka je oko 300 milijuna litara na dan, dovoljno da se napuni jedan veletanker. Uz rubove otoka postavljene su plutače koje pak proizvode električnu struju uz pomoć morskih valova. I na kraju, električnu struju još proizvode i turbine ovješene ispod umjetnog otoka, koje su pogonjene morskim strujama. U unutrašnjosti otoka mogu se sagraditi staklenici za uzgoj bilja i bazeni za uzgoj riba.
Električna se energija može podmorskim kabelom prenositi na kopno ili koristiti za proizvodnju vodika koji se zatim otprema u velikim spremnicima. Jedan dio toga može se uz pomoć gorivnih članaka koristiti za pokrivanje energetskih potreba otoka.
Predviđeno je da se ta energetska čudovišta spajaju i u veće skupine. “Idealno bi bilo da su zajedno najmanje dva otoka, dok je kod jakih strujanja poželjna skupina od njih osam,” objašnjava Dominic Michaelis. Na svakom je otoku posada od 25 stručnjaka i na njemu se može proizvoditi energija s postrojenjima ukupne snage 250 MW, a to je četvrtina snage veće atomske elektrane. Otoci se mogu postaviti bilo gdje u prostorima tropskih mora. Prototip bi uskoro trebao biti stavljen u pokusni pogon.
Prema FocusŽeljko Medvešek
Načelo rada OTEC-a
Sunčeva energija
Paraturbina
Površina, 29 oC
Osoljena voda
Dubina 1000 m, 5 oC
Kondenzna voda
Odsoljena pitka voda
Hladna, slana otpadna voda
Tankeri krcaju pitku vodu ili vodik
Lučko postro-
Spremnici vodika
Tako bi mogao izgledati budući energetski otok. U sredini je smje-šteno OTEC-postrojenje u kojem se isparava voda (gore). Ispod prozirne “palube” nalaze se staklenici. Moguće su i drugačije ina-čice, na primjer s fotonaponskim ćelijama.
ABC_528.indd 19 2009.09.22 09:03
20
Žubor vode u prostoru stvara ugođaj, a ako pri tome još i nešto pokreće, onda je to ono pravo. U vrtnim su centrima u prodaji fontane koje su sve češći gosti u obiteljskim vrtovima, a vide se i jezerca s crvenim ribicama i štošta drugo. U ovom ćemo prilogu dati prikaz izrade malog vrtnog mlina (vodenice) kakvih je nekada dosta bilo, na obroncima Medvednice, i na drugim prostorima Lijepe naše gdje je bilo riječica i potoka.
Ovaj prijedlog od čitatelja traži strpljenje, nešto alata te male financijske izdatke, oko 500 kn, ali i vlastite ideje kao dopunu. U ovom primjeru dajemo naš pristup izradi, a čitatelj će ili sam ili u društvu prijatelja dati svoje viđenje date konstrukcije tako da su mjere samo sugestija (M=1 : 25).
Krenimo s opisom potrebnih nam dijelova. Kako bi se mlin zavrtio na vodeni pogon kao u prirodi, prvo nam treba mlinska zgrada koju
MAKETARSTVO … MODELARSTVOIzradi u vrtu mlin
možemo načiniti iz drvene daščice 6 mm, šperploče (ukočeno drvo) 5 mm, te pleksi stakla 3 mm, itd. Okvirne dimenzije kućice: dužina 12 cm, širina 10 cm, a visina kod krova 16 cm. Vodeno kolo čine dva kružna koluta promjera 7 cm iz šperploče 4/5 mm i osam pločica dužine 2 cm visine 1 cm i debljine 3/4 mm, a između kojih dođe obli komad drva 0,1 cm. Nema smisla ići u detalje jer i naš graditelj ne radi model prvi put. Naravno da nešto i zna. Dovodni žljeb za vodu može biti iz drva ili lima i to unutarnje širine 2 cm, visine prema zgradi 2 3 cm, a vani 1 cm. Dužinu možete odabrati (kod nas je 20 cm), ovisno o želji i prostoru. Na kraju je pumpica za dizanje vode do žljeba. To se može kupiti u vrtnim centrima po cijeni od oko 200 kn s pogonom na 220 V (pazi na djecu), kao i što savitljivija, i ne predebelih stijenki, cijev za dovod vode. Sve skupa se montira na neku drvenu ploču i postavi na plastičnu posudu koja osta
je od bojenja zidova (20 l eliptična). Bitno je da se vodno kolo vrti mirno bez udaranja u bilo što te da sve skupa ne prska okolo jer onda to nije ono pravo. Mogu se dodati figurice iz prodavaonica igračaka, kao npr. psić, magarac, guske, mlinarica i sl., koje koštaju oko 20 kn. Moguća je i rasvjeta LED diodom s potrebnim otpornikom i što sve drugo ne (mašta).
Za one smo naprednije uzeli staru “vekericu” te iz njenog kućišta i zupčanika složili prijenos s vodnog kola koje nam vrti “žrvanj”. Za pogon nismo uzeli 220 V, već smo nabavili solarnu ploču SM 50 S (12 V;
Na slici vidimo mlin s vodenim kolom te unutra žrvanj, a vani ukrasne figure: psa, mlina-ricu te magarčića a sve je na ploči, pričvršćeno kao i ograda ispred
ABC_528.indd 20 2009.09.22 09:03
21
0,7 A) a za smirivanje napona akumulator 12 V 10 Ah te kaljužnu pumpicu za čamce 12 V; 0,8 A. No, za ovo treba uložiti do 2.000 kn i nešto znanja pa to savjetujemo naprednijim modelarima. Inače, sve drugo je potpuno isto pa to može biti dodatni stupanj izrade (dorade) našega mlina. Jasno je da se okolo u vrtu mogu dodati bilje, cvijeće i sve što nam pada na pamet pa to ne treba ni objašnjavati. Prednost ove naše izvedbe u plastičnoj posudi je u tome što ju možemo postaviti u vrtu, na balkonu, u većoj dnevnoj sobi i sl. Tek napomena kako moramo paziti da nam ne prska okolo što ovisi o mlazu vode, žljebu i kotaču. Povremeno je vodu potrebno dodati ili izmijeniti radi kukaca, lišća i prašine, a djelomice i zato što ispari na suncu. Preko zime ga je potrebno zaštititi od mraza. Trebamo ga unijeti u zgradu, očistiti,
brušenje, bojanje vodootpornim lakom, pripasivanje…dok nam nije proradio, a onda još fino dotjerivanje te ukrašavanje. Dobro je to raditi u nekoj radionici jer trebamo raznovrsni alat, ali i prostor jer se praši, ima otpadaka i mirisa (ljepilo, laneno ulje, vodootporni lak i dr.).
Autor vam želi uspjeh u radu i užitak u postignutom uspjehu.
Rade Karleuša mag. ing. aedif.Klub željezničkih modelara ZG
podmazati vodootpornim lakom, a sve kako bi nas razveselio i slijedeće sezone.
U kišnim će jesenskim danima izrada “mlina” biti ugodna zabava. No, samo ako smo strpljivi! Mi smo za svoj mlin utrošili čitav tjedan napornog i strpljivog rada. Lijepljenje, piljenje,
Vodeno kolo iz dva kružna komada, te osam pločica koje treba urezati i sve spojiti a zatim premazati vodootpornim lakom za čamce
Pumpica za vodu sa šest veličina usisnog otvora i pogo-nom na 220 V (pazite na visoki napon). Crijevo (cijev) koristite prema potrebi ali neka je što tanje i savitljivije.
Pogonski mehanizam (od starog sata) koji vrti žrvanj. Mlin djeluje realistično jer proizvodi i zvuk mljevenja.
Čitavo postrojenje u probnom pogonu u plastičnoj kadi (od boje za zidove). Plastično crijevo odmjeriti po potrebi.
ABC_528.indd 21 2009.09.22 09:03
22
Američki proizvođač Tesla Motors svjetsku je pozornost privukao svojim prvim i do sada jedi-nim modelom, strujom pokretanim sportskim automobilom pod nazivom Roadster. Novi bi Model S trebao ostati pri sportskim električ-nim korijenima te ujedno kupcima ponuditi veći komfor i luksuz automobila premium segmenta.
Tesla Motors planira još jedan velik korak u industriji električnih automobila. Njihovo novo vozilo Tesla S će, kao i njegov modelski brat Tesla Roadster, imati sportske ambicije. Pri tom će imati znatno nižu cijenu, veći doseg i moći će prevoziti puno više prtljage. Limuzinsku Teslu također će pokretati elektromotor, no riječ je o unaprijeđenoj izvedbi onoga iz Roadstera pa će tako Model S ubrzavati do 100 km/h za 6 sekundi i dostizati najveću brzinu od 195 km/h. Najavljena je i sportska izvedba čije bi ubrzanje do stotke trebalo biti ispod 5 sekundi. Riječ je o automobilu duljine skoro pet metara, međuosovinskog razmaka od gotovo tri metra te ukupne mase od 1.735 kg.
Dva prtljažna prostoraUvijek se, budući da se radi o električnom
modelu, postavlja pitanje autonomije i vremena potrebnog za punjenje. Što se punjenja tiče, proizvođač je naveo podatke o 45 minuta potrebnih za tzv. QuickCharge punjenje te 4 sata iz utičnice od 220V. Kako navode u Tesli, model S bi za prijeđenih 100 km trebao potrošiti oko 1 euro električne struje. Cijena automobila bi trebala ovisiti o kapacitetu ugrađenih baterija, odnosno o dosegu koji se može napraviti jednim punjenjem baterija. Moći će se naručiti paket baterija s dosegom od 256, 370 ili 480 kilometara. Međutim, ove brojke su bazirane na iskustvima sa sada dostupnom tehnologijom. Kroz dvije do tri godine ne isključuje se mogućnost nešto većih brojki. Primjera radi, Tesla roadster ima autonomiju od 390 km. Baterije će se moći lako i brzo izmijeniti, a na iste će vrijediti garancija između 7 do 10 godina. Time se uklanja potreba čekanja za punjenje baterija na utičnici. Prazne baterije će se zamijeniti punim i moći će se nastaviti putovanje. Kao i baterije, tako će i pogonski elektro
Potpuno električni automobil s autonomijom do 480 kilometara
PROMETSto kilometara za jedan euro
ABC_528.indd 22 2009.09.22 09:03
23
motori biti smješteni ispod poda vozila. Tako ispod poklopca, gdje bi se inače trebao nalaziti motor, ostaje prazan prostor. Tu će se nalaziti još jedan prtljažnik.
Nažalost, prvotno je Model S trebao do kupaca doći već 2010., ali je zbog ekonomske krize u SADu tvrtka otpustila četvrtinu zaposlenih te usporila sve razvojne planove. Fokusirala se samo na proizvodnju Roadstera kako bi povećala priljev novca, a smanjila troškove. Cijena električne limuzine trebala bi biti 60.000 dolara (u SADu) što je gotovo dvostruko manje od Roadsterovih 109.000. Predstavljena inačica ipak nije konačna produkcijska izvedba automobila, no razlike će, ako ih bude, biti minimalne. Isto vrijedi i za interijer koji je više manje također definiran. Što se opreme tiče, kako one vanjske, tako i one u putničkoj kabini, ovaj automobil će uistinu pripadati premium segmentu.
Ambiciozan projektU Kaliforniji će se za proizvodnju automobila
izgraditi tvornica za koju će se iz državnih sredstava SADa izdvojiti 275 milijuna eura. Tesla S ne radi nikakav kompromis između performansa, učinkovitosti i korisnosti – uz njega ne trebate posjedovati još jedan automobil.
Automobil je dimenzija otprilike kao BMW 550i ili mercedes E550 i nudit će sličnu količinu
performansi i luksuza. London je prvi europski grad koji je udomio ovlašteno prodajno mjesto ove američke kompanije, smješteno u okrugu Knightsbridge, blizu auerodroma Heathrow. Uskoro se očekuje otvaranje prodajnih mjesta i u Monaku, Minchenu i Zurichu. U Tesli tvrde kako su već primili oko 1.300 narudžbi. Za osnovnu je inačicu potrebno uplatiti 5.000 dolara akontacije, odnosno 40.000 dolara akontacije za jedan od svega 2.000 primjeraka specijalne izvedbe Signature Edition. Brembo kočnice koje će dinamičnog “električara” pouzdano zaustaviti zadužene su za zaustavljanje. Za kočenje od 100 km/h na 0 km/h Modelu S potreban je tek 41 metar. U unutrašnjosti, koja je presvučena talijanskom kožom, ima mjesta za pet odraslih osoba. Za potpun užitak u vožnji tu je i panoramski krov te sva sila zabavne i pomoćne elektronike.
Ivica Milun
Na tržište dolazi 2011. godine
ABC_528.indd 23 2009.09.22 09:03
24
Upornošću do cilja: Kako je izumitelj James Dyson izumio usisivač prašine bez vrećice
Nazvati Jamesa Dysona, 60, tvrdoglavim bilo bi besramno umanjivanje. Izumitelj je, bez poslodavca koji mu plaća troškove, od 1978. razvio 5127 prototipova usisivača prašine bez vrećice te je konačno, zahvaljujući tome, postao milijarder. Od 1981. do 1984. Dyson je proputovao Europu i Ameriku, od AEGa do Elektroluxa, od Vorwerka do Black & Deckera, Hoovera kao i Zanussija te posvuda hvalio svoj izum. Mnogo puta bio je blizu zaključenja ugovora, mnogo puta izjalovili su se pregovori, nekoliko puta slijedili su skupi sudski postupci.
ISTRAŽIVANJE I TEHNIKA
Načelo ciklona
Na kraju je, tada 37godišnji otac troje djece bio “prezadužen, utučen i izgladnjeli čovjek“, kao što je on nekoliko godina kasnije opisao u svojoj autobiografiji.
I onda prodor. Japanska tvrtka Apax okončala je 1985. Dysonove gladne godine kupivši licencu za prvi ciklonski usisivač prašine. Model GForce bio je zamišljen za jedan uski prostor luksuznog tržišta: aparat u ružičastoj boji odojka i ljubičastoj boji ljubičica koštao je 2000 dolara. Za Dysona dugoročno nezadovoljavajuće. Uskoro za 1,2 milijuna eura Apaxu prepušta korištenje izuma u Japanu i s tim novcem osniva vlastito poduzeće. Godine 1993. s trake su krenuli prvi aparati DC01.
U seoski jednostavnom Wiltshireu, dva sata vožnje automobilom od Londona, izgrađen je 1999. godine Dysonov istraživački i razvojni centar. U njemu 500 inženjera i znanstvenika osmišljava i razvija poboljšanja Dysonovog usisivača prašine. Još daljnjih 300 inženjera radi na tome u Maleziji, 150 u Kini i 30 u Singapuru.
Šef, iza staklene stijene u jednom uglu zgrade, ima svoj radni stol. „Ja više ne sjedim za računalom i ne razvijam nove modele,“ kaže Dyson tihim glasom. Ali, on još izrađuje skice, bilježi napomene na crteže svojih inženjera.
Dyson je dijete šesdeseto-smih godina iz tada (podrugljivo) lepršavog Londona. Studirao je na Royal College of Art; najprije slikarstvo, zatim dizajn namještaja, konačno unutarnju arhitekturu i na kraju tehničko oblikovanje. Tijekom svojega rada
PRVORAZREDNI USISIVAČ
Unutarnji ciklon Jake centrifugalne sile odvajaju iz zraka mikroskopski sićušne čestice
Sito odvaja prašinu i kratke niti iz zraka
Vanjski ciklon filtrira grubu nečistoću
prozirna sabirna posuda
BEZ VREĆICE Ciklonski usisavač prašine Jamesa Dysona temelji se na centrifugalnoj sili
IZUMITELJ sa svojom uspješnicom DC15
ABC_528.indd 24 2009.09.22 09:03
25
razvio je brzinski čamac koji klizi na zračnom jastuku. Njegova sljedeća zanosna zamisao pojavila se pri obnovi starog seoskog imanja koje je kupio 1972. Bila su to ručna kolica (tačke) koja su se kotrljala uz pomoć lopte, a ne kotača. „Ballbarrow“ je bio proizvod prve Dysonove tvrtke, a iz koje su ga 1979. izgurali njegovi suosnivači.
ČOVJEK S RADNIM ISKUSTVOMOsobni pokus James Dyson je obnavljao
seosko imanje i pritom izumio ručna kolica s kuglom umjesto kotača. Obnova ljetnikovca nadahnula ga je mišlju o ciklonskom usisivaču
Izumi 2000. Dyson je razvio perilicu rublja s dva bubnja, 2006. pak 10sekundno sušilo za ruke (airblade)
OSTVARENI SAN U RUŽIČASTOMJames Dyson 1986. s G-Force, prvim modelom iz serije
Izumitelj je tada već radio na svojem velikom pogotku. Na usisivaču prašine u starom ljetnikovcu od pješčenjaka, koji je zamijenio seosko imanje, Dyson je primijetio kako su pore na vrećici za prikupljanje prašine začepljene i kako aparat jedva da usisava iako vrećica nije napunjena. Logičan zaključak: usisivač prašine bez vrećice. Ali, gdje će se prašina zadržavati?
Dyson koristi centrifugalnu silu. Kad se neki predmet silno ubrzano vrti u krug, on se pomiče prema vanjskom obodu. Tako je i kod ciklonskog usisivača prašine. Čestice nečistoće se brzinom usisavanja prenose u jedan stožac (ciklon), gdje zahvaljujući centrifugalnoj sili klize na rub stošca. Tamo one malopomalo padaju prema dolje, dok zrak, koji je najzad oslobođen od prašine i koji sam ima znatno manju masu, može izlaziti iz stošca prema gore.
Dysonovi usisivači prašine, pokazuju to brojke iz poduzeća, vodeći su na tržištu u cijeloj zapadnoj Europi, u Sjedinjenim Državama, Australiji i na Novom Zelandu. Dyson je 2006. ostvario prihod od 700 milijuna eura. Od 2005. „Sunday Times“ ga vodi na svojem popisu n a j b o g a t i j i h Britanaca kao milijardera.
Izvornik: Focus
Željko Medvešek
ABC_528.indd 25 2009.09.22 09:03
26
ASTRONOMIJA
Mjesec je nova “meka” za astronautičke pothvate koji nas očekuju u narednim godinama i desetljećima. Amerikanci su već dobrano zagrizli u tehnološku jabuku zvanu (ponovno) osvajanje Mjeseca no, prema svemu sudeći, tehnologija koja se priprema za taj pothvat još je uvijek na drhtavim nogama – i to doslovce.
Prema učinjenim analizama, ozbiljne vibracije koje se javljaju u strukturi rakete Ares IX prijete dezintegracijom rakete nakon njena lansiranja!
Vojni establishment US AIR FORCE, koji ima kontrolu nad lansiranjima s Kennedyjeva svemirskog centra na Floridi, ozbiljno se zabrinuo činjenicom kako bi vibracije mogle pokrenuti sustav za samouništenje rakete. Na svakoj je raketi instaliran takav sustav (čak i na onima s ljudskom posadom!), a njegovo je aktiviranje predviđeno u slučaju da let krene naopako i zaprijeti ljudima ili instalacijama. Sam čin samouništenja rakete može se pokrenuti iz svemirskog kontrolnog centra, ali i autonomno na samoj raketi, ovisno o očitanjima senzora tog sklopa. I upravo je tu problem. Vibracije rakete, nove uzdanice
Drhtave noge američke uzdanice za let na Mjesec
američkog svemirskom programa, toliko su jake da bi sustav za samouništenje mogao procijeniti kako nešto s raketom ozbiljno ne valja i aktivirati eksploziv na kritičnim mjestima čime se cijela raketa dezintegrira.
Ukoliko bi tijekom zakazanog lansiranja, 30. kolovoza, Arex IX započeo nekontrolirani let, a spomenuti sustav zakazao, stanovnici Floride potencijalno bi bili izloženi ozbiljnoj prijetnji!
Računalna simulacija starta Aresa, hoće li tako biti i u stvarnosti
ABC_528.indd 26 2009.09.22 09:03
27
Gotovo 400 milijuna USD vrijedan prototip buduće rakete uz ovakve će vibracije najvjerojatnije skrenuti s planirane putanje. Vjerojatnost je da računalna kontrola potiska (TVC) ne bi mogla u dovoljnoj mjeri kompenzirati skretanje s pravca, a tada je sve moguće. Čak i zastoj čitavog programa!
Trust oscillation, ili prevedeno pojavu vibracija, uzrokuje sama konstrukcija Aresa. Boosteri na kruto gorivo, koje sagorijeva u raketnim motorima, uzrokuje vibracije i zvučne valove koji se šire cijevima, a potom prenose na cijelu raketu. Ona na taj način postaje tzv. zvučna vilica, oscilira i vibrira iznad granica dozvoljenog za siguran let rakete.
Rješenje je sustav za apsorpciju vibracija, no on je tek u razvoju, a i veći broj inženjera nije baš previše optimističan u pogledu njegove izvedbe i rada. Ares će krajem kolovoza (ako poleti!) poletjeti bez njega. Samo će lansiranje vjerojatno proteći bez problema. Prvi se problemi očekuju u vremenu 7090 s nakon polijetanja. Tada je kritično vrijeme za aktiviranje sustava za samouništenje. Nakon 120s leta vibracije će se dijelom smiriti, no još će uvijek biti dovoljno snažne da promijene putanju rakete. NASA pokušava riješiti probleme u hodu, vojska je odlučna ne dozvoliti lansiranje ukoliko im se ne dokaže pouzdanost sustava za samouništenje od 99.9%, a s naše strane gledišta – do lansiranja će doći, ali s kašnjenjem.
Zanimljivo je kako se ovaj problem potencirao sada jer je NASA morala pribjeći mjerama štednje i koristiti sustave iz programa raketoplana gdje su početne kondicije bile drugačije.
Problemi su tehničke prirode i nisu nerješivi. Pitanje je samo koliko ima političke (čitaj financijske) volje i snage da se ponovno vratimo na Mjesec, a da nam astronauti ne nose glavu u vibrirajućoj vreći za koju jedino pouzdano znamo da – nije pouzdana.
Marino Tumpić
Inačice rakete Ares planirane za vrijeme koje dolazi
Usporedba sustava Ares s drugim raketama nosačima
ABC_528.indd 27 2009.09.22 09:03
28
Nebeski objekti, putovanje kroz prostor i vrijeme, iskrice svjetla na noćnom nebu, tajnoviti zvjezdoznanci koji pokraj svojih teleskopa bdiju po cijele noći, čar tajnovitosti i rada na nečemu pomalo izvanzemaljskom....Ako su to neki od ključnih pojmova potrebni da kod vas izmame neku emocionalnu reakciju, na vama je da nastavite s čitanjem ovoga teksta.
Suvremeni astronomi, pa čak i astronomiamateri, daleko su od stereotipa svojih učitelja od prije samo desetak i više godina. Računalna tehnologija i programski paketi, te njihova prilagodba konkretnom poslu na području astronomskih istraživanja, omogućavaju nam danas da se početkom noći teleskopi i prateća oprema postave na željene parametre, a da ljudi koji se njome koriste, u miru prespavaju gotovo cijelu noć. Dogodi li se štogod izvanredno, senzori meteopostaje ili kontrole rada robotičkih teleskopa sami će zaustaviti rad, postaviti opremu u tzv. “siguran model rada” te dojaviti opažačima kako sustav zahtijeva njegovu pažnju u budnom stanju. Pravi posao astronoma slijedi tek kada noć završi – obrada i interpretacija prikupljenih podataka.
Već je neko vrijeme projekt pod nazivom “Galaxy Zoo” prisutan kao znanstveni projekt za javnost. Astronomi su zatražili pomoć javnosti kako bi putem pregleda fotografija milijuna galaktika, učinjenih s Sloan Digital Sky Survey, iste klasificirali te na taj način direktno sudjelovali u pravom znanstvenom projektu koji ima za cilj istraživanje svemira – stvaranja, evolucije i tipova galaktika.
Sada je projekt proširen i na potragu za mamutskim eksplozijama pojedinačnih zvijezda (supernove zvijezde) u tim istim galaktikama!
Otvoreno je dragovoljno, neplaćeno radno mjesto astronoma – tragača za supernovim zvijezdama!
Što je potrebno da biste se uključili u ovaj veliki projekt kojem je, pored znanstvenih istraživanja, jedna od primarnih uloga bolje razumijevanje i
približavanje javnosti problematici astronomskih istraživanja?
Računalo s vezom na internet i dobra volja. Ovo prvo je već poodavno udomaćena “kutija” u našim domovima, a dobra volja je već tu, ukoliko čitate ove retke. Dakle..
Na web stranicama http://supernova.galaxyzoo.org (www.galaxyzoo.org ) nalazi se intuitivan materijal koji vas (u)vodi u način potrage za supernovim zvijezdama. Bit svega je da vi putem interneta na svoje računalo skidate materijale, pregledavate ih i na osnovi usporedbe nekadašnjih i sadašnjih fotografija pronalazite promjene sjaja na snimljenim galaktikama. Pronađete li na nekim od tih snimaka galaktiku koja je značajno posvijetlila u odnosu na njene arhivske snimake – velike su šanse da se to dogodilo upravo poradi eksplozije supernove zvijezde. Tako obrađene podatke vratite GalaxyZoo timu. Ukoliko se vaša opservacija pokaže izglednom, a naknadna potvrda nekim od velikih teleskopa to i dokaže – postali ste astronom koji u svojoj biografiji s ponosom može napisati “otkrivač supernove zvijezde”.
Ipak, prije nego krenete u lov na supernove zvijezde, okušajte se i u klasifikaciji galaktika, saznajte nešto više o objektima čiji ste potencijalni otkrivač, i da – astronomi su iznimno strpljivi ljudi. Poneki od njih odradili su čitav svoj životni vijek ne bi li dokučili djelić procesa na zvijezdama koje čekaju vašu pažnju kako bi bile otkrivene!
Marino Tumpić
ASTRONOMIJA
Traži se – tragač za supernovim zvijezdama!
Traži se astronom...ima li ga među nama?
Supernova zvijezda otkrivena u GalaxyZoo projektu
ABC_528.indd 28 2009.09.22 09:03
29
Električna se struja, na čijim se popratnim pojavama osniva većina primjena elektriciteta, u prvim desetljećima 19. st. dobivala iz kemijskih izvora, tzv.galvanskih baterija. To su relativno nespretni, skupi i slabi izvori koji nisu omogu-ćavali energetski obilnije primjene elektriciteta. Snažniji izvor električne struje konstruiran je tek polovicom 19. st. što je dovelo do znatno veće praktične primjene električnih pojava, do elek-trifikacije u današnjem smislu.
Elektromehanički generator električne struje, dakle pretvornik mehaničke energije u električnu, konstruiran je na temelju opažanja engleskoga fizičara i kemičara, Michaela Faradaya (1791.–1867.). On je, 1830ih godina, istražujući moguće međudjelovanje magneta na elektricitet, uočio pojavu elektromagnetske indukcije (prema lat. inducere: uvesti).
U prvim desetljećima 19. st. smatralo se kako su elektricitet i magnet, iako po pojavama vrlo slični, međusobno neovisni. Između stalnoga magneta i električnih naboja u mirovanju nema nikakvoga međudjelovanja. Pokusi H. Ch. Ørsteda, 1820. god., pokazali su da postojanje sile međudjelovanja između električnih naboja u gibanju (vodiča kojim teče električna struja) i stalnoga magneta. To se moglo protumačiti samo time da oko naboja u gibanju nastaje magnetsko polje.
Faraday je, nakon niza pokusa, ustanovio kako na električne naboje djeluje promjenji-vo magnetsko polje. Promjena magnetskoga polja može se proizvesti na nekoliko načina: pomicanjem stalnoga magneta u blizini vodiča, pomicanjem ili uključivanjem i isključivanjem elektromagneta te napajanjem elektromagneta izmjeničnom strujom. Pri pomicanju stalnoga magneta ili elektromagneta ulaže se mehanički rad, a u vodiču se (dakle, u tvari u
IZUMI KOJI SU PROMIJENILI SVIJET
Dinamo i generatori
Faradayev pokus elektromagnetske indukcije pomica-njem stalnoga magneta, pri čemu se galvanometar pri ulazu magneta u zavojnicu zakreće u jednom smjeru, a pri izlazu u drugom (crtež iz knjige O. Kučera i dr., Novovjeki izumi 3. Matica hrvatska, Zagreb, 1910.)
Michael Faraday, genijalni istraživač električnih pojava
ABC_528.indd 29 2009.09.22 09:03
30
kojoj ima slobodnih električnih naboja) pokreću naboji, što se očituje kao pojava električne struje.
Na temelju Faradayeve elektromagnetske indukcije niknula je zamisao da se uzastopnim, relativnim gibanjem magneta prema bliskom vodiču, konstruira elektromehanički generator električne struje, dakle pretvornik mehaničke energije gibanja u električnu energiju u vidu električne struje. Povijesno je skraćeni opći naziv generator (prema lat. generator: stvaratelj, tvorac) najčešće pridržan samo za elektromehanički pretvornik, dok se drugi generatori električne struje nazivaju člancima, elementima i sl.
Potpuno je svejedno koja se sastavnica giba, magnet prema vodiču ili vodič prema magnetu. U prvim se pokusima ustanovilo kako je gibanje pravocrtnim pomicanjem male djelotvornosti jer treba ulagati rad u pokretanja pokretne sastavnice, pa potom zaustavljanje i ponovno pokretanje sastavnice. Zato se ubrzo prešlo na primjenu vrtnje magneta jer se jednom pokrenuta vrtnja održava samo dodavanjem izgubljene energije uslijed trenja i na svladavanje reaktivne sile u magnetskom polju.
Prvi su takvi uređaji konstruirani već 1830ih godina, ali bili su tek za pokazivanje, bez praktične primjene. Poteškoća je bila i u tome što takvim strojem nastaje električna struja koja približavanjem magneta namotu vodiča prvo postupno raste do neke najviše vrijednosti, potom njegovim udaljavanjem opada, da bi se
promjenom magnetskoga pola to isto događalo u suprotnom smjeru. Današnjim bismo rječnikom rekli kako nastaje izmjenična struja, promjenljive jakosti i promjenljivoga smjera. S takvom strujom, koja se bitno razlikovala od struje iz dotadašnjih izvora, galvanskih baterija, nisu znali što započeti.
Tek je 1866. god. njemački izumitelj i industrijalac, Werner von Siemens (1816.–1892.), konstruirao uporabiv električni stroj u kojem je magnet ili elektromagnet mirna sastavnica pa je nazvan statorom, a namot se može vrtjeti pa je nazvan rotorom. Na osovini rotora ugrađen je mehanički izmjenjivač polova namota, tzv. komutator (lat. commutare: promijeniti, preokrenuti) koji, kada se promjene magnetski polovi, promjeni i izvode namota. Takva je struja i nadalje pulsirajuća, dakle promjenljive jakosti, ali je istosmjerna. Taj je stroj nazvan dinamostrojem, skraćeno dinamom (prema grč. dinamis: sila, snaga, jakost). Danas je dina-mo ostao samo povijesni naziv za istosmjerne električne generatore u vozilima, a koje iz upotrebe sve više potiskuju izmjenični generatori, tzv. alternatori.
Zanimljivo je da dinamo radi u oba smjera. Kada se u njega ulaže mehanički rad, proizvodi električnu struju, a ulaže li se električna struja, vrti se. Stoga je dinamo predak svih elektromehaničkih generatora električne struje i svih elektromotora.
I drugi su konstruktori poboljšavali dinamo, a među njima je osobito uspješan bio belgijski izumitelj, Zénobe Théophile Gramme (1826.–1901.). Grammov stroj, kako je nazvan njegov dinamo, konstruiran je 1870. god., a uporabivo je radio i kao elektromotor.
Izumom električnoga generatora ljudi su dobili snažan izvor električne struje. Njezino prisilno pretvaranje u istosmjernu struju mehaničkim komutatorima na izlazu iz generatora, prijenos u obliku istosmjerne struje uz znatne gubitke, te ponovno prisilno pretvaranje komutatorima na ulazu u elektromotor u izmjeničnu struju, potrebnu za promjenjivo magnetsko polje, činilo je u praksi velike poteškoće. Kontakti na komutatorima, koji se vrte na osovini, prvo su bili snopići bakrenih elastičnih žica, pa su nazvani četkicama, a potom Grammov dinamo iz 1870. god.
ABC_528.indd 30 2009.09.22 09:03
31
ugljeni, ali im je ostao naziv četkice. Pri vrtnji su se na mjestu klizanja po komutatoru obilno iskrili i habali te ih se često moralo obnavljati. Uz sve te poteškoće istosmjerni su generatori bili prvi snažni izvori električne struje, koje su u prvim elektranama početkom 1880ih godina pokretali većinom parni strojevi, a tak potom vodne turbine.
Krajem 1880ih godina Nikola Tesla (1856.–1943.) će dokazati kako je znatno djelotvornije i tehnički jednostavnije upotrebljavati izravno izmjeničnu struju izostavljanjem komutatora i u generatoru i u elektromotoru. Za to je morao konstruirati cjelovit sustav izmjeničnih višefaznih generatora, prijenos u obliku visokoga napona, kao i izmjenične elektromotore.
Hidroelektrana izmjenične struje na vodopadima je Niagare u SAD, početkom 1890ih godina, pokazala sve prednosti primjene električne struje za električni pogon. Tesla je razvio razne izmjenične generatore: sinkrone i asinkrone,
jednofazne i višefazne, niskofrekvencijske (60 Hz) i visokofrekvencijske (do 19 kHz).
Elektromehanički generatori se rabe gdje god je mehaničku energiju gibanja potrebno pretvoriti u električnu, od ručne električne svjetiljke, bicikla, automobila i drugih vozila, plovila i zrakoplova do velikih elektrana. U većini se današnjih elektrana primjenjuju Teslini izmje
nični generatori višefaznih struja.
Posebna primjena generatora je u tzv. e l e k t r i č n o m a gre gatu, u kojem benzinski, plinski ili dizelski motor spojen s generatorom čini cjelinu koja je
samostalan izvor električne energije. To je mala elektrana za primjenu na mjestima do kojih nije doprla električna energetska mreža, pri logorovanju, na brodicama i sl., ili u vremenima kada nema opskrbe električnom energijom, obično u nekim iznimnim uvjetima. Manji su agregati (snaga najviše nekoliko kilovata) prenosivi, dok su veći predviđeni za rad na jednome mjestu.
Dr. sc. Zvonimir Jakobović
Teslin nacrt dvofaznoga generatora izmjenične struje
Generator suvremene elektrane
Električni agregat, slog benzinsko-ga motora i električnoga generato-ra, samostalan je izvor električne struje
ABC_528.indd 31 2009.09.22 09:03
32
POVIJEST ROBOTIKE (99)
Brza simulacijska evolucija “tijela robota” i njihova naknadna, mnogo sporija, izrada u 3D štampaču demonstrirana u projektu “GOLEM”, ukazuje na potrebu ključnih promjena pristupa oblikovanja i izrade robota, posebice kad su malih dimenzija. Težište se istraživanja robota početkom 21. st. pomaklo prema biomimetičkom izučavanju organizama. Klasični način konstrukcije i proizvodnje strojeva predstavlja sve veću zapreku ne samo pri izradi prototipova, već i pri osmišljavanju načina proizvodnje koji bi zadovoljavali zahtjeve naprednih robotičkih istraživačko razvojnih projekata. Složenost takvih strojeva može biti iznimno velika. Robote s udovima karakterizira izuzetno velik broj dijelova, motora i senzora. Zapakirati veliki broj komponenti u mali prostor, a da sve pritom bude što manje mase te
funkcionalno i pouzdano u radu, nije jednostavno. Dodatno, način konstrukcije bitno utječe i na kvalitetu rada. Mali trčeći roboti trebaju imati elastično tijelo, ali i elastične noge koje se miču velikom frekvencijom. Prototipovi robota trebaju, zbog cijene, biti razvijani što brže te biti što robusniji (izdržljiviji) kako bi se izbjegli kvarovi i proširilo područje mogućih ispitivanja. Kako, dakle, brzo i masovno proizvoditi složene, a k tome i pouzdane robote?
Spomenuti projekt GOLEM pretpostavlja, primjerice, da će razvoj 3D štampača omogućiti slojevitu izradu funkcionalnih cjelina tako da bi iz stroja izišle ne samo kuglasto uzglobljene mehaničke poluge, već i svi elektromehanički sklopovi stroja.
U iščekivanju takve “evolucijske 3D rađaonice strojeva” pojavile su se nove, prijela
zne, metode oblikovanja i izrade robota. U robotici se početkom 21. st. počeo primjenjivati tzv. SDM (skraćenica od “Shape Deposition Manufacturing”) pristup konstrukcije i izrade. SDM je tehnika brze izrade prototipova (“rapid prototyping”) razvijena početkom devedesetih godina na Carnegie Mallon University u SAD. Riječ je o proizvodnji na način da se materijal u određenim slojevima u ciklusima nanosi i oblikuje pri čemu je moguće mijenjati vrstu materijala pojedinog sloja kao i ugradnju elemenata u taj sloj. Tehnologija omogućuje izradu komada od različitog materijala, ali i komada s različitim funkcionalnim osobinama. Tako se članci noge izrađuju od uretana, a zglobovi koji spajaju
Meki strojevi bez vijaka
Umetanje komponente
Voštani blok
Deponiranje materijala
CNC obrada
Zalijeva n je komponente
CNC obrada
SDM (Shape Deposition Manufacturing) proizvodnja odvija se u ciklusima nanošenja slojeva materijala, njihove strojne obrade i umetanja komponenti u kalup za oblikova-nje. Riječ je o proizvodnji načinom odlaganja (deponiranja) oblika.
ABC_528.indd 32 2009.09.22 09:03
33
članke od savitljivog silikona. Noga je oblikovana kao nerastavljiv sklop. Elastičnost noge ne postiže se ugradnjom opruga već izborom materijala i pogodnim oblikovanjem članka noge. U izradak se tijekom oblikovanja umeću senzori, vodovi, aktuatori ili cijeli elektronički sklopovi. Rezultat je kompaktan i izdržljiv dio stroja oblikovan i izrađen iznutra prema van. Sastavljen je od mnoštva slojeva i komponenti povezanih nerastavljivo u jedinstvenu funkcionalnu cjelinu. Stoga se ovakav način konstrukcije naziva i integrirano konstruiranje.
Američki magazin “Time”, u broju iz studenoga 2006. godine, proglasio je robot “Stickybot” za penjanje po vertikalnim stijenama (zidovi, staklo...), korejanskog studenta Kim Sangbae sa Stanford University, jednim od izuma godine. Razlog je sposobnost “Stickybota” da uspješno oponaša prihvaćanje gekona (macaklina) za podlogu tehnikom suhe adhezije. Macaklin ima na jastucima prstiju razgrananu nitastu strukturu koja završava nanovlatima gustoće od 2 milijarde po centimetru kvadratnom što rezultira povezivanjem molekula podloge i nogu Van der Valsovim
silama molekularnog privlačenja. Takav mehanizam suhe adhezije osigurava ogromne sile prihvata na gotovo svakoj podlozi. Način da se izvede stroj, koji oponaša gekon, ne zahtijeva samo sposobnost proizvodnje artificijelnih nano vlakana, već možda još i više pravilnu konstrukciju složenog mehanizma za kontrolirano “lijepljenje” i “odljepljivanje” stopa.
Izrada naprednih robota metodom slojevitog oblikovanja (SDM) proizišla je iz iskustava brze izrade i ispitivanja prototipova. Snažan poticaj bila su ograničenja klasične izrade s vijcima i mnogobrojnim drugim spajajućim elementima. No, najjači su motiv za korjenitu promjenu funkcionalne osobine stroja koje se klasičnom izradom ne mogu postići.
U funkcionalnom smislu uočena je i često spominjana razlika u građi stroja i organizma prema vrsti i načinu korištenog materijala. Priroda, za razliku od tehnike, uglavnom koristi meke materijale dok su tvrdi materijali vrlo rijetki. Čak i građa pojedinih “tvrdih” materijala (kosti npr.) nije homogena, a njihovo vezivanje opet se izvodi mekim materijalima. Oblikovanjem tijela organizama ne dominira
Istraživački robot «SPRAWLITA» razvijen je 1999. godine na Stanford University. Dugačak 15 cm i težak 0.27 kg dugo vremena je nosio rekord najbržeg robota s nogama (2.5 duljine tijela u sekundi). Sprawlita je prvi robot izrađen u SDM tehnici. Na gor-njim su slikama prikazane faze oblikovanja tijela i zglobova kuka. U bloku plavog voska, s osobinom dobre strojne obradivosti, izglodan je oblik tijela u koji su položene komponente i mnoštvo pneumatičnih vodova. Potom se u kalup nalijeva silikon koji se nakon skrutnjavanja može dodatno mehanički obrađivati. Tijelo robota nije samo kruto kućište, već ima i zahtijevanu funk-cionalnu elastičnost. Na isti način su izrađeni i elastični zglobovi kuka u koji su zaliveni aktuatori. Tako je dobiven kompaktan prototip bez klasičnih rotacijskih zglobova s ležajevima, mehaničkim spojnicama, oprugama i vijcima. Mehaničke osobine korištenih materijala omogućile su izrazito dobro oponašanje gibanja žohara.
ABC_528.indd 33 2009.09.22 09:03
34
1 2 3
21
12
15
20
11
1413
1716
4 5 6 7
10
22
24 25
26 27
8 9
18 19
23
ZABAVA
Nagradna križaljka
«Stickybot» je s gledišta načina i složenosti izrade nasta-vak razvoja «Sprawlite». Dijelovi robota izrađeni su od poliuretanske smole ili viskozno elastičnih polimera koji su oblikovani SDM tehnikom. S konstrukcijskog i funk-cionalnog gledišta posebno su zanimljiva četiri prsta stopa na kojima se nalaze «četkice» od umjetnih niti za razvijanje usmjerene suhe adhezije (također oblikovane SDM načinom) te aktuatorski mehanizam sa sajlama za preraspodjelu opterećenja nogu i pravilno polaganje i odljepljivanje stopa što je presudno za uspješno gibanje po vertikalnoj stijeni. Izrada prototipa, s navedenim oso-binama, klasičnom tehnikom nije nemoguća, ali bi bila dugotrajnija, mnogo skuplja i teža. Stickybot se može gibati po vertikalnim stjenkama unatoč tome što je broj umjetnih adhezijskih vlakana (četiri stotine po jednom prstu) mnogo manji nego kod macaklina.
zahtjev za čvrstoćom koja će spriječiti deformacije i lomove, već stvaranje nerastavljivih struktura koje dopuštaju deformacije i otporne su na otkazivanje. Klasične inženjerske konstrukcije temelje se na sklapanju rastavljivih mehaničkih komponenti povezanih različitim spojnicama što načelno uvijek može dovesti do samorastavljanja koje je u prirodi nepoznato. Načini izrade strojeva, poput SDMa, ukazuju na potrebu za novim, “prirodnijim” pristupima konstrukciji i izradi ne samo u robotici, već i strojogradnji općenito.
Igor Ratković
Riješite križaljku i pošaljite rješenje (pod 1 vodoravno zajedno s osjenčanim poljima) s imenom, prezimenom, adresom i brojem telefona na našu adresu “ABC tehnike”, Dalmatinska 12, 10000 Zagreb, ili na email [email protected] do 23. listopada 2009.
Sve točne odgovore koji stignu do navedenog datuma stavit ćemo u “bubanj” i izvući sretnog dobitknika koji će biti nagrađen jednim od naših izdanja po svojem izboru.
MOLIMO DA NAM SE SVI IZVUČENI DOBITNICI KOJE NISMO USPJELI KONTAKTIRATI DO SAD JAVE U REDAKCIJU RADI DOGOVORA O ŽELJENOM IZDANJU NA TELEFON 01/48 48 762! (ako nam se ne javite ne znamo šta da vam pošaljemo)
Olovke u ruke i sretno!
VODORAVNO: 1. (zajedno s osjenčanim poljima): Veliki izumitelj (žarulja); 8. Ime francuskog glumca Delona; 9. Rimski 55; 10. Prijedlog uz genitiv, u nedostatku nečega; 11. Neoštra, glupa (kol.); 12. Kopno uz more (mn.); 14. Internetska domena za Estoniju; 15. Autokratica za Rijeku; 18. Napiknuti nešto na vilicu; 22. Nenaseljeni otočić otočne skupine Brijuni; 23. Skup računal-nih programa namijenjenih osnovnoj komunikaciji sa sklopov-ljem računala; 24. Kemijski element aktinij; 25. Mračno; 26. Svijet mrtvih iz grčke mitologije; 27. Oznaka za ruski avion Antonov.
OKOMITO: 1. Dvorci u Zagorskoj županiji (Mali i Veliki…); 2. Stanovnik Helbina; 3. Plodno tlo u pustinji; 4. Osobna zamjenica; 5. Ispred, prije (lat.); 6. Veliki planinski sustav (najviši vrh Mt Blanc); 13. Polukružna putanja lopte; 17. Slavni bosanskohercegovački igrač i trener Ivica; 19. Prvo i predzadnje slovo abecede; 20. Kukac, sličan ali veći od ose ili pčele; 21. Tisuću kilograma; 22. Asterix ili Obelix; 25. Pokazna zamjenica.
Nagrađeni iz prošle križaljke (rješenje “Školska godina”): FILIP MALOVIĆ iz Siska
ABC_528.indd 34 2009.09.22 09:03
Art Lebedov Navigarius
35
Ruski dizajnerski studio, Art Lebedov, pred-stavio je koncept navigacijskog uređaja koji, umjesto uobičajenog četvrtastog, ima okrug-li ekran. Uređaj nazvan Navigarius također sadrži USB ulaz, čitač kartica microSD, auto-mobilski adapter i odgovarajući stalak, a uprav-ljanje se obavlja putem ekrana osjetljivog na dodir. Za sada nema informacija hoće li ovaj prototip ikada ići u masovnu proizvodnju, a još manje kakva su mu dostupnost i cijena. Kako napominju iz Art Lebedova, uređaj prima ruski signal za navođenje - GLONASS.
TECHNODizajnerska navigacija
Logitech je izdao dva nova bežična miša, Anywhere Mouse MX i Performance Mouse MX. Miševi su prvi proizvodi iz potpuno nove linije uređaja temeljenih na laserskoj tehnologi-ji Darkfield. Posljednjih pet godina tehnologija je u razvoju te nudi mogućnost rada na gotovo svakoj podlozi, uključujući čisto staklo debljine barem 4 mm. Performance Mouse MX ergo-nomski je dizajniran miš za stolna računala. Anywhere Mouse MX simetrični je miš namije-njen vlasnicima prijenosnika, a krase ga slične osobine stolne inačice (osim manje dugmića). Za rad koristi dvije AA baterije, no može se snaći i samo s jednom.
Mišem po staklu
Logitech Anywhere Mouse MX
ABC_528.indd 35 2009.09.22 09:07
Archos je u prodaju pustio enty-level MP3 player imena Clipper. Uređaj nema ekran, teži svega 15 grama, a dolazi s ugrađena 2 GB memorije bez mogućnosti proširenja memorij-skim karticama. Od glazbenih datoteka podr-žava MP3 i WMA, dok je trajanje baterije deklarirano na 11 sati reprodukcije. Clipper je kompatibilan s Windowsima i Mac OS X-om, a cijena mu na tržištu iznosi 20 eura.
Ivica MIlun
Sony je predstavio novi, tanji Playstation 3. Cijena bi na europskom tržištu trebala biti 300 eura. Novi PS 3 je manji i lakši od svog prethodnika, ima 120-gigabajtni disk te, prema tvrdnjama iz Sonyja, sadrži sve mogućnosti “običnog”, uz 34 posto manju potrošnju ener-gije i 32 posto manje zauzeće prostora. Sony također ističe kako je novi model tiši od pre-thodnog. Ostale novosti uključuju funkciju BRAVIA Sync, koja bi vlasnicima odgovarajućih Sonyjevih televizora trebala omogućiti uprav-ljanje PS3 putem HDMI kabela i daljinskog upravljača televizora, kao i gašenje konzole kad se ugasi televizor. Uz novi će se model izdati i inačica 3.0 firmwarea, a koji je namijen-jen i postojećim korisnicima PS3. Osim doda-vanja raznih novih funkcija, u Sonyju su odlučili maknuti mogućnost “Install Other OS”, odnos-no više neće biti moguće instalirati drugi oper-ativni sustav na PlayStation 3.
Tanki PlayStation 3
Archos Clipper
MALENI SVIRAČ GLAZBEIGRAĆE KONZOLEIGRAĆE KONZOLE
ABC_528.indd 36 2009.09.22 09:08