Εργ.Αεροδυναμικής Καθ. Γ.Μπεργελές

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εργ.Αεροδυναμικής Καθ. Γ.Μπεργελές"

Πολυξένη Αλεξόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 2ηφάση Ο Δημιουργός Μηχανικός ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΥΝΘΕΣΗ Διπλ. Μηχανικός ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗΣ ( ταξινόμηση κατά Bloom) ΓΝΩΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1ηφάση Εμπέδωση Της Γνώσης Ορισμοί Τεχνολόγος 1

καταπέλτη χρησιμοποιείται σήμερα για την

2 Ο Δημιουργός Μηχανικός Τρία χαρακτηριστικά βήματα & το σημαντικότερο βήμα... Ανάλυση Σύνθεση Αξιολόγηση ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ 2 Η παλαιά τεχνολογία του καταπέλτη χρησιμοποιείται σήμερα για την Εκτόξευση RPVs) (ΟΒΙ) Αεροσκάφος miniature Καταπέλτης κοτόπουλου

γραμμικότητα-αλληλεπίδραση 3 Ολικός Σχεδιασμός (το πρόβλημα της

3 Μηχανολογικός Σχεδιασμός Σύλληψη-Καινοτομία Υλοποίηση-Κατασκευή Χαρακτηριστικά Μεθοδικότητα Διεπιστημονικότητα Συνθετότητα Μη γραμμικότητα-αλληλεπίδραση 3 Ολικός Σχεδιασμός (το πρόβλημα της αποθήκευσης του Υδρογόνου) Bottom-up και up-down approach Νανοσωλήνες άνθρακα σε παραμόρφωση

4 To Τεχνολογικό Πρόβλημα Πιέσεις για βελτίωση Τεχνολογικές πιέσεις και προκλήσεις (περιβάλλον-οικονομία) Παρούσα τεχνολογία (συστημάτων-υποσυστημάτων) Κρίσιμα σημεία παρούσας τεχνολογίας & προοπτικές αντιμετώπισης Ενσωμάτωση τεχνολογικών καινοτομιών Επίδραση των καινοτομιών (κόστος-εμπορευσιμότηταπεριβάλλον-δημιουργία θέσεων εργασίας-κοινωνικές επιδράσεις-ανακύκλωση) Αειφόρος ανάπτυξη 4 Παράδειγμα: Σύνδεση Κατεχάκη-ΕΜΠ

5 Λειτουργία (συστήματοςυποσυστήματος) Εργονομία Ποιότητα Αισθητική Αξιοπιστία Απλότητα χρήσης Προδιαγραφές προιόντος Λειτουργικές Περιβαλλοντικές συνθήκες Θόρυβος-φιλικότητα προς το περιβάλλον Ανακυκλωσιμότητα υλικών Συντήρηση Ασφάλεια Ανταγωνιστικό πλεονέκτημα 5

6 Απαιτήσεις κατασκευής Τρόπος Υλικά Συναρμολόγηση Ποσότητες Ρυθμός παράδοσης Κριτήρια αποδοχής Προδιαγραφές προιόντος- Παρακολούθηση παραγωγής Δοκιμή Κριτήρια Κατασκευαστικές Τεχνολογική παλαίωση Κριτήρια Νομοθεσία Επίδραση στο περιβάλλον Νομοθεσία 6

7 To Αυτοκίνητο και τα προβλήματά του Το πρώτο αυτοκίνητο FORD Όχημα πόλης Πόσους επιβάτες Στάθμευση Ρύπανση Κυκλοφοριακός φόρτος To αυτοκίνητο που όλοι μας θα θέλαμε Έχουμε λύσεις ; 7

8 Μια στρατηγική αντιμετώπισης Προβλήματα από τα σημερινά αυτοκίνητα Απαιτήσεις-προδιαγραφές (λειτουργίαςκατασκευής) Περιοχές τεχνολογικής βελτίωσης Ιδεογένεση Σύνθεση Καινοτομία 8

Kατανάλωση καυσίμου Τύπος αμαξώματος Απαιτούμενη ισχύς για την υπερνίκηση της Cw αεροδυναμικής αντίστασης ( kw ) 40 km/h 80 km/h 120 km/h 160 km/h Κάμπριο 1 7,9 27 63 Στέισον - βάγκον 0,91 7,2 24 58

9 Kατανάλωση καυσίμου Τύπος αμαξώματος Απαιτούμενη ισχύς για την υπερνίκηση της Cw αεροδυναμικής αντίστασης ( kw ) 40 km/h 80 km/h 120 km/h 160 km/h Κάμπριο 1 7, Στέισον - βάγκον 0,91 7, Σεντάν 0,78 6, Φώτα και προφυλακτήρες ενσωματωμένα στο αμάξωμα, τροχοί καλυμμένοι 0,58 4, Φώτα και τροχοί περιβάλλονται από τοπ αμάξωμα το οποίο είναι καλυμμένο από κάτω 0,37 3, Βελτιώσεις Σύστημα καύσης Αεροδυναμική Λάστιχα Μετάδοση κίνησης 9

10 H Mηχανή (ΜΕΚ) Otto Diesel Wankel Xαμηλή απόδοση σε χαμηλές στροφές κίνηση στις πόλεις 10

11 Diesel Ρύπανση-Ρύπανση-Ρύπανση CO - 11% Μονοξείδιο του Άνθρακα CO - 89% HC - 27% Υδρογονάνθρακες HC - 73% NΟ x - 39% Οξείδια του αζώτου NΟ x - 61% SO 2-85% Διοξείδιο του θείου SO 2-15% Pb - 0% Μόλυβδος Pb C - 67% Άνθρακας κάπνα C - 33% CO 2-47% Διοξείδιο του Άνθρακα CO 2-53% Αντιμετώπιση του προβλήματος Διοδικοί Καταλύτες Αισθητήριo λ-τριοδικός καταλύτης Otto 11

12 Παθητική ασφάλεια Yλικά Κόστος Εργαλείων Κόστος παραγωγής Κόστος υλικών Bελτιώσεις Υλικά Τάση διαρροής (MN/m2) Μέτρο ελαστικότητ ας (GN/m2) Ατσάλι Αλουμίνιο ,7 Πολυκαρβ ουνικά Πολυεστερ ικά , Πυκνότητα (kg/m3) 12

13 Υβριδικά αυτοκίνητα Σφόνδυλοι αποθήκευσης ενέργειας Κυψέλες καυσίμου Ηλιακά αυτοκίνητα Πεπιεσμένος αέρας Εναλλακτικά αυτοκίνητα 13

14 Βαθμός απόδοσης μηχανών 14

15 Παρασκευή Αποθήκευση Χρήση Τεχνολογία Υδρογόνου Κινητήρες Υδρογόνου Κυψέλες καυσίμου 15

16 Αυτοκίνητο Υδρογόνου Θα το αγοράζατε; 16

17 Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Όχημα μηδενικής εκπομπής ρύπων ( νομοθεσία της Καλιφόρνια) Το ηλεκτρικό αυτοκίνητο εκμεταλλεύεται την ηλ. ενέργεια, την οποία παράγουν ατμο- και υδροηλεκτρικοί σταθμοί, ανεμογεννήτριες, πυρηνικοί σταθμοί. Ακόμα κι αν το ρεύμα της κίνησης παράγεται από καύσιμα, η απόδοση του σταθμού παραγωγής είναι μεγαλύτερη κι ο έλεγχος των καυσαερίων αυτού είναι ευκολότερος. Συμφωνείτε από περιβαλλοντική άποψη; 17

18 Ηλεκτρικό αυτοκίνητο Μια παλαιά ιστορία 1860: Εφεύρεση συσσωρευτών από τον Gaston Plante στη Γαλλία. 1881: Κυκλοφορία ενός ηλεκτρικού τρικύκλου στο Παρίσι 1890: Κατασκευή πρώτου ηλεκτρικού αυτοκινήτου στην Αϊόβα 1912: Το ηλεκτρικό αυτοκίνητο στο ζενίθ τη δημοτικότητάς του: οχήματα κυκλοφορούν στις Η.Π.Α. 18

19 ΗΙστορία συνεχίζεται Η εφεύρεση της μίζας οδηγεί σε μαρασμό το ηλεκτρικό αυτοκίνητο και προωθεί το βενζινοκίνητο, που τελικά επικράτησε εξαιτίας των ανώτερών του επιδόσεων και της μεγαλύτερης αυτονομίας του. Μετά το Β Παγκ. Πόλεμο η ηλεκτροκίνηση επανέρχεται στο προσκήνιο, χωρίς όμως συνέχεια. Η ενεργειακή κρίση της δεκαετίας δεν κατάφερε ούτε αυτή να φέρει στην επιφάνεια τα ηλ. αυτοκίνητα. Τελικά, η ανάπτυξη νέων τύπων συσσωρευτών μετά το 1990 έδωσε νέα ώθηση στο ηλ. αυτοκίνητο, με αποτέλεσμα αυτό να είναι πλέον ισχυρός αντίπαλος για τα συμβατικά αυτοκίνητα. 19

20 ΗΕπανεμφάνισητουEV Υποδομή στον σχεδιασμό Σχεδίαση Αεροδυναμική Εργονομική Σασί Διάταξη μηχανής,υποσυστημάτων και ανθρώπων Τεχνολογικές πιέσεις (ρύπανση-κυκλοφοριακός φόρτος) Χρήση πλαστικών (μείωση βάρους-μείωση κόστους) Χρήση υποσυστημάτων υψηλής τεχνολογίας (ενεργητική πέδηση, DC/AC) 20

21 Κατά το σχεδιασμό ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου θα πρέπει να ληφθούν υπόψη ηαεροδυναμική Εσωτερική εργονομία και το βάρος. Βασικές παράμετροι ηλεκτρικού αυτοκινήτου Για την κατασκευή του αυτοκινήτου χρησιμοποιούνται ενώσεις και κράματα του αλουμινίου, του σιδήρου, του χάλυβα, πλαστικών, μαγνησίου και συνθετικών ενώσεων. Οι κατασκευαστικές εταιρίες επιδιώκουν μείωση του κόστους, ανθεκτικότητα, κατεργασιμότητα και δυνατότητες ανακύκλωσης. 21

22 Εργονομία-Ανέσεις Οι ανέσεις που θα πρέπει να παρέχει ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν διαφέρουν από τις αντίστοιχες ενός βενζινοκίνητου. Αναφέρονται χαρακτηριστικά: Διάταξη κλιματισμού Στερεοφωνικό συγκρότημα Υδραυλικές υποβοηθήσεις (ενεργητική απόσβεση) Κεντρικό κλείδωμα Θέρμανση MP3-GPS-Φωνητική οδήγηση 22

23 Γενικά μειονεκτήματα συσσωρευτών: Μεγάλος όγκος και μικρή αποθηκευτική ικανότητα Περιορισμένες προς το παρόν δυνατότητες ανακύκλωσης Κυριότεροι τύποι συσσωρευτών: Μολύβδου-οξέος, από τον Gaston Plante Νικελίου-καδμίου Λιθίου Νατρίου-θείου Συσσωρευτές-Ι Το μεγάλο πρόβλημα 23

24 Απαιτήσεις από ένα Συσσωρευτή Σχέση ισχύος προς βάρος Χωρητικότητα φόρτισης Παροχή σταθερής ισχύος Μακροζωία-Μεγάλο πλήθος επαναφορτίσεων Ελάχιστη συντήρηση Ανακυκλώσιμα μέρη και υλικά Παράμετροι σχεδίασης συσσωρευτών: Διαθέσιμος χώρος Μέγιστο επιτρεπόμενο βάρος Προσδοκώμενη αυτονομία Απόβαρο οχήματος Μέγιστο ανεκτό κόστος οχήματος Μέθοδος επαναφόρτισης 24

25 Χαρακτηριστικά Συσσωρευτών ΤΥΠΟΣ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΤΑΣΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΒΑΡΟΣ νικελίου-καδμίου 72volt 55Ah 140kgr μολύβδου-οξέος 72volt 47Ah 195kgr νατρίου-θείου 72volt 2 * 55Ah 110kgr 25

26 Χαρακτηριστικά συσσωρευτών νέας τεχνολογίας Τύπος μπαταρίας Πυκνότητα ενέργειας Πυκνότητα ισχύος Κύκλοι ζωής Σχετικό κόστος Απλή μολύβδου οξέος Αναβαθμισμένη μολύβδου οξέος NiMH της General Motors >600 8 NiMH της Saft Πολυμερών λιθίου < Ιόντων λιθίου της Saft Χλωρίου-νικελίου-σοδίου <

27 βάρος συσσωρευτών σε λίβρες Το βασικό πρόβλημα των συσσωρευτών βάρος συσσωρευτών συναρτήσει της αυτονομίας αυτονομία σε μίλια

28 κόστος μπαταρίας σε δολάρια Το κόστος των συσσωρευτών κόστος μπαταρίας συναρτήσει της αυτονομίας αυτονομία σε μίλια

29 Μία λύση στο πρόβλημα Σύστημα ανταλλασσόμενης μπαταρίας: Ανάγκη ύπαρξης κέντρων ανταλλαγής Διατήρηση μπαταριών σε άριστη κατάσταση Μικρή οικονομική επιβάρυνση του χρήστη Ελάττωση βάρους οχήματος Βελτίωση επιδόσεων των συσσωρευτών Προσδόκιμα πλεονεκτήματα από την εφαρμογή της ανταλλασσόμενης μπαταρίας: Κατανάλωση μικρών ποσών ενέργειας από τους συσσωρευτές Απαίτηση μικρότερης αυτονομίας 29

30 Βάση λειτουργίας: στρεπτικές ροπές στο δρομέα από δυνάμεις Laplace. Είδη ηλεκτροκινητήρων: συνεχούς ρεύματος τριφασικοί εναλλασσόμενου ρεύματος μονοφασικοί εναλλασσόμενου ρεύματος γραμμικοί Ηλεκτροκινητήρες 30

31 Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μπορούσαν να χρησιμοποιούν κλασσική πέδηση. Με τη μέθοδο του αναπαραγωγικού φρεναρίσματος καταφέρνουν όμως να ανακτήσουν ενέργεια και να φορτίσουν τους συσσωρευτές, ενώ επιβραδύνονται, αυξάνοντας έτσι την αυτονομία τους μέχρι και 15%. Σύστημα πέδησης 31

32 Ηλεκτρική λειτουργία 32 Κανονική Κανονικήροή ροήτης τηςηλεκτρικής ηλεκτρικήςενέργειας ενέργειας

33 Σύστημα πέδησης 33 Ροή Ροήενέργειας ενέργειαςκατά κατάτο τοαναπαραγωγικό αναπαραγωγικόφρενάρισμα

34 Πάγια υποδομή Παραλληλισμός της πάγιας υποδομής όπως την εννοούμε σήμερα, με αυτή, την οποία απαιτεί το ηλ. αυτοκίνητο Απαραίτητα τα κέντρα φόρτισης, τόσο για οχήματα ενσωματωμένης μπαταρίας, όσο και για οχήματα ανταλλασσόμενης μπαταρίας 34

35 κόστος σε δολάρια Περί κόστους κι επιδόσεων αρχικό κόστος οχήματος συναρτήσει της εμβέλειας εμβέλεια σε μίλια

36 κόστος συσσωρευτή Περί κόστους κι επιδόσεων ανά μίλι σε κόστος συσσωρευτή ανά μίλι συναρτήσει της δολάρια 0,3 0,2 0,1 0 εμβέλειας εμβέλεια σε μίλια

37 Απαιτήσεις: Ποιότητα κατασκευής Αυτονομία Επάρκεια πάγιων υποδομών Φορολογικά κίνητρα Προοπτική ηλεκτρικού αυτοκινήτου 37

38 Υπολογιστική αεροδυναμική ( το εικονικό γραφείο) 38

39 Ηάνεση 39

40 Καινοτομίες-Ι 40

41 Καινοτομίες-ΙΙ 41

42 Καινοτομίες-ΙΙΙ 42

43 Ηδοκιμή 43

44 Το τελικό προιόν 44

45 Θα το αγοράζατε; 45

46 Το Τρίκυκλο-BERCAR Μία άλλη λύση 46

47 Άλλες λύσεις (Π.Καρράς) 47

48 Το ανοιχτήρι Νέος Εναλλάκτης Θερμότητας 48

49 ΑΣΚΗΣΗ Δείτε γύρω σας και εντοπίστε κάτι που σας ενοχλεί, δεν λειτουργεί, λειτουργεί επικίνδυνα ή μπορεί να γίνει φθηνότερο. Ακολούθησε τα βήματα ταξινόμησης κατά Bloom καθώς και την ανάλυση του τεχνολογικού προιόντος και προτείνατε τρόπους βελτίωσής του. Διαδικασία Ιδεογένεσης (Brainstorming) Ζυγαριά μπάνιου & Κλειδιά αυτοκινήτου 49

Σχετικά έγγραφα

ΘΕΜΑ: «Tα υβριδικά αυτοκίνητα»

ΘΕΜΑ: «Tα υβριδικά αυτοκίνητα» Καράμπελα Καράπαπα Επιμέλεια εργασίας: Ζωή Ιωάννα ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΥΒΡΙΔΙΚΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ; Αυτός ο τύπος αυτοκινήτου ονομάζεται έτσι επειδή συνδυάζει δύο μορφές ενέργειας για να