ΠΣΠΑ 2016-2017 Μάθημα : Τεχνολογία Όνομα μαθητή: Σπύρος Χάγκβικ Α2 ΗΛΙΑΚΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ Εικόνα 1 Επιβλέπων καθηγητής: Δ. Μανωλάς 1
2) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1ο κεφάλαιο: Εξώφυλλο 2ο κεφάλαιο: Περιεχόμενα 3ο κεφάλαιο: Πρόλογος 4ο κεφάλαιο: Εισαγωγή - Γενικά Στοιχεία 5ο κεφάλαιο: Θεωρητικό Μέρος 6ο κεφάλαιο: Περιγραφή της Κατασκευής μου 7ο κεφάλαιο: Αυτοαξιολόγηση 8ο κεφάλαιο: Λεξιλόγιο 9ο κεφάλαιο: Βιβλιογραφία 10ο κεφάλαιο: Παράρτημα 2
3) ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το θέμα που επέλεξα είναι το αυτοκίνητο. Αυτοκίνητο ονομάζεται κάθε τροχοφόρο επιβατικό όχημα με ενσωματωμένο κινητίρα. Σύμφωνα με τους συνηθέστερους ορισμούς, τα αυτοκίνητα σχεδιάζονται ώστε να κινούνται (ως επί το πλείστον) στους αυτοκινητόδρομους. Διάλεξα αυτό το θέμα διότι μου αρέσει η κινητική ενέργεια και ήθελα να δημιουργήσω κάτι όπου να μπορεί να κινηθεί. Με ένα φωτοβολταϊκό που έφτιαξα, κατάφερα να το συνδέσω με Lego για να φτιάξω πάνω στο φωτοβολταϊκό ένα αυτοκίνητο από Lego. Για την εργασία που έφτιαξα θα ήθελα να ευχαριστήσω αυτούς που με βοήθησαν: Μαρίνος Μανωλέσος (Μηχανολόγος Μηχανικός, ερευνητής ΕΜΠ) και την Μαρία Καμπούρη. Πηγή: - https://www.google.gr/search?q=%ce%bf%cf%81%ce%b9%cf%83%ce%bc%cf%8c%cf%8 2+%CE%B1%CF%85%CF%84%CE%BF%CE%BA%CE%B9%CE%BD%CE%AE&rlz=1C9BKJA_enGR 725GR725&hl=en- GB&prmd=inv&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjniPSz7fbTAhXCliwKHUtwBRoQ _AUICSgB&biw=1024&bih=653#imgrc=eByVErzOWHMIsM: 3
4.1) ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ ΤΟΥ ΘΕΜΑΤΟΣ Η παρούσα εργασία έχει ως θέμα το αυτοκίνητο. Το αυτοκίνητο, σύμφωνα με τους συνηθέστερους ορισμούς ονομάζεται κάθε τροχοφόρο επιβατικό όχημα με ενσωματωμένο κινητήρα. Τα αυτοκίνητα γενικότερα σχεδιάζονται για τον εξής λόγο, να πηγαίνουν τους ανθρώπους στον προορισμό τους με τον πιο άμεσο τρόπο και να έχουν καθίσματα για ένα ή περισσότερα άτομα (συνήθως πέντε) και ο τρόπος, ο οποίος το κάνουν αυτό είναι μέσω των τεσσάρων τροχών τους οι οποίοι παράγουν τρομερή εξυπηρέτηση σε εμάς. Αρα συμπερένουμε ότι τα αυτοκίνητα είναι σχετικά πολύ σημαντικά για την καθημερινότητά μας, μας μεταφέρουν π.χ. 1) στη δουλειά, 2) στο σχολείο 3) σε εξωσχολικές δραστηριότητες κ.τ.λ. Πηγές: - https://el.m.wikipedia.org/wiki/%ce%91%cf%85%cf%84%ce%bf%ce%ba%ce%af%ce%bd %CE%B7%CF%84%CE%BF 4.2) ΤΡΟΠΟΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Στο αυτοκίνητο υπάρχουν τρείς πηγές ενέργειας που το κινούν: α)η θερμική, β)η αιολική και στα πιο παλιά χρόνια ακόμη και η γ)η μυϊκή ενέργεια. Αλλα τα περισσότερα αυτοκίνητα στην πραγματικότητα λειτουργουν με την θερμική επειδή γίνεται καύση πολλών χημικών υγρών καυσίμων όπως, π.χ. η βενζίνη. α) Αιολική ενέργεια β) Μυϊκή ενέργεια γ) Ηλιακή ενέργεια Εικόνα 2 Εικόνα 3 Εικόνα 4 Πηγή της εικόνας 2 - http://www.imerisia.gr/article.asp?catid=27199&subid=2&pubid=98443185 4
Πηγή της εικόνας 3 - http://www.autoblog.gr/2013/04/15/8-fastest-production-cars-throughout-history/ Πηγή της εικόνας 4 - http://5dim-pyrgou.ilei.sch.gr/energy/html/anan3.htm 4.3) ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΟΥ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Σε αυτό εδώ το κεφάλαιο θα σας μιλήςω για την ιστορία του αυτοκινήτου, ουσιαστικά ποιό ήταν το πρώτο αυτοκίνητο και πως εξελίχθηκε, αλλα αυτή η ερώτηση δεν έχει απλή απάντηση. Η ιστορία του αυτοκινήτου είναι πολύ πλούσια και χρονολογείται από τον 15ο αιώνα, όταν ο Leonardo da Vinci δημιούργησε σχέδια και υποδείγματα για τα οχήματα μεταφοράς. Εικόνα 5: Το πρώτο αυτοκίνητο που πατενταρίστηκε από τον Karl Benz Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι των αυτοκινήτων που λειτουργούν με ατμό, ηλεκτρικό ή βενζίνη - καθώς και αναρίθμητες άλλες μορφές. Ακριβώς ποιος εφηύρε το αυτοκίνητο είναι ένα θέμα άποψης. Αν είχαμε να δώσουμε εύσημα σε έναν εφευρέτη, θα ήταν πιθανώς ο Karl Benz από τη Γερμανία. Πολλοί υποστηρίζουν ότι δημιούργησε την πρώτη αληθινή εταιρία αυτοκινήτων το 1885 ή το 1886. Πηγές: - http://www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/auto.html - Εγκυκλοπαίδεια Υδρία Cambridge Ήλιος, έκδοση Cambridge - https://www.daimler.com/company/tradition/company-history/1885-1886.html 5
5.1) ΜΕΡΙΚΑ ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΠΛΑΙΣΙΟ: Αρχικά, το πλαίσιο ήταν ένα σύνολο δοκών από χάλυβα που είχαν πατηθεί στην πρέσα (πρεσαρισμένοι χάλυβες) ή χαλύβδινων σωλήνων, κατάλληλου σχήματος που σχημάτιζαν μια άκαμπτη κατασκευή για τη στήριξη των διαφόρων οργάνων του αυτοκινήτου, και το οποίο υφίσταται τις καταπονήσεις που δεχόταν το όχημα κατά τη διάρκεια της κίνησής του. Το πλαίσιο ήταν εφοδιασμένο με όλα τα απαραίτητα κατασκευαστικά προσαρτήματα (πέλματα, δευτερεύουσες δοκούς), αναγκαία για τη στερέωση του κινητήρα, του αμαξώματος και του συστήματος ανάρτησης. ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ: Ο κινητήρας, που συνήθως χρησιμοποιείται σε όλον τον κόσμο για την πρόωση των αυτοκινήτων, είναι ο εμβολοφόρος βενζινοκινητήρας εσωτερικής καύσης, ο πετρελαιοκίνητος, ο περιστροφικός και ο κινητήρας αερίου. Ωστόσο, η πιο πρόσφατη εξέλιξη, που καθιερώθηκε στα περισσότερα μοντέλα αυτοκινήτων κατά τη δεκαετία 1980-90, ήταν ο καταλυτικός κινητήρας, που χρησιμοποιεί αμόλυβδη βενζίνη λιγότερων οκτανίων, και θεωρείται πιο φιλικός για την ατμόσφαιρα, ιδίως των μεγαλουπόλεων. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ: Ο συνηθισμένος βενζινοκινητήρας έχει ανάγκη σπινθηροδότησης στο τέλος του χρόνου συμπίεσης για την ανάφλεξη της βενζίνης. Επομένως οι αναφλεκτήρες έχουν ανάγκη από ρεύμα υψηλής τάσης. ΨΥΞΗ: Ο κινητήρας του αυτοκινήτου πρέπει να κρυώνει κατάλληλα, ώστε η θερμοκρασία των οργάνων του να μην υπερβαίνει ορισμένες τιμές, πέρα από τις οποίες είναι επικίνδυνη η λειτουργία τους. Οι κινητήρες των περισσότερων οχημάτων είναι υδρόψυκτοι. Εικόνα 6 ΤΑ ΟΡΓΑΝΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ: αρχίζοντας από τον κινητήρα, είναι ο συμπλέκτης, το κιβώτιο ταχυτήτων, ο σταυροειδής σύνδεσμος Καρντάν, ο άξονας μετάδοσης, το κωνικό ζεύγος oδοντωτών τροχών (πηνίο και στεφάνη), το διαφορικό και τα ημιαξόνια. Αυτά που προαναφέραμε περιγράφουν το αυτοκίνητο από τα εξωτερικά μέρη μέχρι και τα εσωτερικά μέρη. Όλα αυτά τα μέρη είναι απαραίτητα για την κίνηση και την λειτουργικότητα του αυτοκινήτου χωρίς να υπάρχει εξαίρεση για καποιο αυτοκίνητο. Υπάρχουν και όργανα (τα λεγόμενα οργανάκια) τα οποία χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα και αγωνιστικά αυτοκίνητα για την βελτίωση του κινητήρα έτσι ώστε το αυτοκίνητο να τρέχει πιο πολύ και να αυξάνεται η ιπποδύναμή του. Πηγή: - http://3gym-n-ionias.att.sch.gr/sjob/auto.htm 5.2) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Το αυτοκίνητο λειτουργεί με την κεντρική μονάδα ελέγχου μηχανής (ΕCU), ή ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, είναι δυο από τις πολλές ονομασίες τις οποίες χρησιμοποιούμε για την ονομασία του 6
εγκεφάλου αυτοκινήτου. Πολλές λειτουργίες του ηλεκτρικού συστήματος, αλλά όχι μόνο, των αυτοκινήτων ελέγχονται από τους εγκεφάλους (μικρο πολογιστές, κομπιούτερ κ.α.). Κατά βάση ο εγκέφαλος αυτοκινήτου είναι ένας υπολογιστής με την μόνη διαφορά, ότι είναι πολύ μικρός σε μέγεθος. Τo μέγεθος τους θα λέγαμε ότι είναι σχεδόν ίδιο με ένα τόμο μιας εγκυκλοπαίδειας και ονομάζονται μαύρα κουτιά. Πηγή: - http://www.pagkritio.gr/files/items/8/88/9.pdf 5.3) ΜΟΡΦΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η βενζίνη είναι η ενέργεια την οποία χρησιμοποιεί το αυτοκίνητο για να κινηθεί, χρησιμοποιείται ως καύσιμο ουσιαστικά. Η βενζίνη του αυτοκινήτου μπορεί να είναι ή καλή για το περιβάλλον ή κακή. Για να μην ρυπαίνουμε το περιβάλλον όμως συνήθως χρησιμοποιούμε το φυσικό αέριο γιατί πολλά αυτοκίνητα (τα περισσότερα) μολύνουν το περιβάλλον και αναστατώνουν τους συνανθρώπους μας από τον θόρυβο. Πάντως στις μέρες μας η βενζίνη μπορεί και να μας πάει 100 χλμ. μακριά με μόνο ένα γέμισμα. Ετσι μπορούμε να ταξιδεύουμε με τεράστια ευκολία σε σχέση με ποιό παλιά. Μετά από όλα αυτά συμπερένουμε ότι η βενζίνη αποτελεί πολύ σημαντικό ρόλο του συστήματος του αυτοκινήτου. Πηγή: Εικόνα 7: Καύσιμα και κόστος - https://el.m.wikipedia.org/wiki/%ce%92%ce%b5%ce%bd%ce%bhttp://6%ce%af%ce%bd% CE%B7 5.4) ΜΗΧΑΝΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ 7
Για να λειτουργήσει το αυτοκίνητο, παίρνεις ενέργεια από το καύσιμο, που είναι η βενζίνη το οποίο μετατρέπεται σε κινιτική ενέργεια από μία μηχανή, αυτή η μηχανή του αυτοκίνητου ονομάζεται μηχανή εσωτερικής καύσης ή κινητήρας εσωτερικής καύσης και αυτό ονομάζεται η κινητήρια θερμική μηχανή στην οποία η καύση του καυσίμου γίνεται στο εσωτερικό σώμα της ίδιας της μηχανής, εξ ου και η ονομασία της, σε αντίθεση με την ατμομηχανή (όπου η καύση γίνεται εκτός, στο λέβητα). Οι μηχανές αυτές έχει καθιερωθεί ευρύτερα ν αναφέρονται με το κεφαλαιογράμματο αρκτικόλεξο ΜΕΚ. Ως ΜΕΚ θεωρούνται γενικά οι αεριομηχανές, οι βενζινομηχανές, οι πετρελαιομηχανές και οι αεριοστρόβιλοι. Γενικά στις ΜΕΚ, εργαζόμενο μέσο, ή εργαζόμενη ουσία είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας, ενώ στις ατμομηχανές είναι ο ατμός. Εικόνα 8: Μηχανή αυτοκινήτου Πηγές: - https://el.m.wikipedia.org/wiki/%ce%9c%ce%b7%cf%87%ce%b1%ce%bd%ce%ae_%ce%b 5%CF%83%CF%89%CF%84%CE%B5%CF%81%CE%B9%CE%BA%CE%AE%CF%82_%CE%BA%CE %B1%CF%8D%CF%83%CE%B7%CF%82 - Μαρίνος Μανωλέσος(Μηχανολόγος μηχανικός ερευνητής ΕΜΠ) 5.5) ΩΦΕΛΕΙΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Τα αυτοκίνητα έχουν ωφελείσει σε πολλές καθημερινές μας ανάγκες, κάποιες από αυτές είναι να πηγαίνουμε στο σχολείο ή στη δουλειά, χωρίς το αυτοκίνητο θα μας έπαιρνε γενικά περισσότερο χρόνο απ'ότι τώρα, αλλά εκτός αυτού το να φτάσουμε από ένα σημείο σε ένα άλλο θα ήταν και σκέτη ταλαιπωρία, διότι θα πηγαίναμε με τα πόδια ή με τα άλογα κάτι παράξενο για την σημερινή μας εποχή. Επίσης ένα άλλο καλό είναι ότι είναι ευρύχωρο και έχει χώρο για 4-7 άτομα (εξέρεση τα smart 2 θέσεις).όμως εκτός από ανθρώπους τα αυτοκίνητα μεταφέρουν και αντικείμενα κάτι το οποίο είναι χρήσιμο γιατί έτσι μπορεί να γίνει ποιό εύκολα το εμπόριο ή ακόμα και μεταφορά. αγαθών 8
5.6) ΚΑΥΣΑΕΡΙΟ Εκατομμύρια αυτοκίνητα κινούνται στους δρόμους, και κάθε ένα από αυτά εκπέμπει καυσαέρια. Ειδικά στις μεγάλες πόλεις το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης είναι μεγάλο. Το αυτοκίνητο φέρνει τρομερή ρύπανση προς το περιβάλλον και αυτό συμβάλει και στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και όχι μόνο αυτό, αλλα και κάνει πολύ κακό στην φύση. Ένα δεύτερο πρόβλημα είναι ότι εκτός από την ρύπανση του περιβάλλοντος κάνει κακό στους ανθρώπους γιατί Εικόνα 9 π.χ. στους πνεύμονές τους και μάλιστα του ενοχλεί στις καθημερινές τους ασχόλιες, ενώ παράγει και πολύ θόρυβο. Πηγές: - http://www.gocar.gr/news/tech/2372,oi_rypoi_twn_aytokinhtwn.html 9
6) ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΜΟΥ 6.1) Τεχνικά σχέδια Εικόνα 10 6.2) Κατάλογος υλικών και εργαλείων Μηχανισμός: Το φωτοβολταϊκό παίρνει ηλιακή ενέργεια από τον ήλιο και την μετατρέπει σε κινητική ενέργεια δίνοντας την ηλιακή ενέργεια στα καλώδια που συνδέονται με έναν οδοντωτό τροχό που τον κάνει να κινείται για να κουνάει και τους άλλους δύο οδοντωτούς τροχούς για να κινηνούνται οι ρόδες του αυτοκινήτου. 10
Εικόνα 11 Εικόνα 12 Εικόνα 13 6.3) Στάδια κατασκευής α) Ακολούθησα τις οδηγίες για να β) Σύνδεσα το φωτοβολταϊκό γ) Στο LEGO σύνδεσα φτιάξω το φωτοβολταϊκό. με ένα LEGO. και άλλα τουβλάκια. Εικόνα 14 Εικόνα 15 Εικόνα 16 6.4) ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΠΟΥ ΑΚΟΛΟΥΘΗΣΑ Πρώτα έπρεπε να δω πως φτιάχνεται το φωτοβολταϊκό και να δω τι έλεγαν οι οδηγίες προσεκτικά για τη σύνδεση των οδοντωτών τροχών μεταξύ τους και για τη σύνδεση των καλωδίων του κλειστού ηλεκτρικού κυκλώματος με τον ηλιακό δέκτη. Μετά προσπάθησα να βρώ κάτι να κολλήσω τον ηλιακό δέκτη στην οροφή του αυτοκινήτου για να αρχίσω να φτιάχνω την κατασκευή μου.στο τέλος 11
κατάφερα να κολλήσω καλά τον ηλιακό δέκτη στο LEGO καλύτερα με blue tack για να μην φεύγει εύκολα. 6.5) Κόστος της κατασκευής μου μερικά Lego: 10 μικρό φωτοβολταϊκό: 10 καλώδια: 1 Σύνολο: 21 12
Εικόνα 17: Το ηλιακό αυτοκίνητο 13
7) ΑΥΤΟΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Στην εργασία αυτή όπου δημιούργησα, κατάφερα να ξεπεράσω τον εαυτό μου. Έμαθα πολλά νέα πράγματα ψάχνωντας για πληροφορίες από διάφορες πηγές. Πιστεύω ότι το θέμα που επέλεξα για την εργασία μου ήταν πολύπλοκο και θα μπορούσα να κάνω κάτι πιο εύκολο, όπως να φτιάξω απλά ένα μικρό αυτοκίνητο από ότι υλικό ήθελα, αλλα προτίμησα να κάνω κάτι πιο δύσκολο αλλα κάτι που μου άρεσε, να φτιάξω ένα αυτοκίνητο με φωτοβολταϊκό (ηλιακό δέκτη). 14
8) ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ Τροχοφόρο: κάτι όπου λειτουργεί με τροχούς. Lego: τουβλάκια που συχνά χρησιμοποιούνται για την ψυχαγωγία των παιδιών και κολλάνε το ένα πάνω από το άλλο. Ιστορική αναδρομή: ιστορία ενός θέματος. Υπόδειγμα: αυτό που υποδεικνύεται ή προβάλλεται ως πρότυπο προς αντιγραφή ή μίμιση, καθώς συγκεντρώνει πολλά θετικά χαρακτηριστικά. Πρέσα: ειδικό μηχάνημα που ασκεί πίεση. Χάλυβας: κράμα σιδήρου και άνθρακα. Οδοντωτός τροχός: Κατασκευή που περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα και συνδέεται με άλλους τροχούς κι έτσι ενώ περιστρέφεται ο ένας να περιστρέφει και τους άλλους. 15
9) ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ https://www.google.gr/search?q=%ce%bf%cf%81%ce%b9%cf%83%ce%bc%cf%8c%cf%8 2+%CE%B1%CF%85%CF%84%CE%BF%CE%BA%CE%B9%CE%BD%CE%AE&rlz=1C9BKJA_enGR 725GR725&hl=en- GB&prmd=inv&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjniPSz7fbTAhXCliwKHUtwBRoQ _AUICSgB&biw=1024&bih=653#imgrc=eByVErzOWHMIsM: http://www.imerisia.gr/article.asp?catid=27199&subid=2&pubid=98443185 http://www.autoblog.gr/2013/04/15/8-fastest-production-cars-throughout-history/ http://5dim-pyrgou.ilei.sch.gr/energy/html/anan3.htm https://el.m.wikipedia.org/wiki/%ce%91%cf%85%cf%84%ce%bf%ce%ba%ce%af%ce%bd %CE%B7%CF%84%CE%BF http://www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/auto.html Εγκυκλοπαίδεια Υδρία Cambridge Ήλιος, έκδοση Cambridge University Press, 1990 https://el.m.wikipedia.org/wiki/%ce%92%ce%b5%ce%bd%ce%bhttp://6%ce%af%ce%bd% CE%B7 16