ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΤΕΚΕ 2015-2016» ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ ΜΟΝΟ ΓΙΑ ΥΠΗΡΕΣΙΑΚΗ ΧΡΗΣΗ Αριθμός Πρωτοκόλλου Τεχνικής Μελέτης: ΚΟΥΛΤΟΥΡΑ/ΤΕΚΕ/0915/. Ημερομηνία Υποβολής:.
ΟΔΗΓΙΕΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΣΗΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ Πριν από την υποβολή της Τεχνικής Μελέτης σας χρησιμοποιήστε τον πιο κάτω Κατάλογο Ελέγχου, για να βεβαιωθείτε ότι δεν έχετε παραλείψει οποιοδήποτε σημαντικό στοιχείο. Συμπλήρωση Έκταση Κειμένου Γραμματοσειρά Το Παράρτημα ΙΙΙ είναι πλήρως συμπληρωμένο σε όλα τα πεδία. Έχουν τηρηθεί οι περιορισμοί στην Έκταση Κειμένου (Αριθμός Σελίδων) σε όλα τα μέρη της Τεχνικής Μελέτης. Έχουν χρησιμοποιηθεί τα ακόλουθα χαρακτηριστικά μορφοποίησης (έκτος όπου οι προδιαγραφές μορφοποίησης είναι προκαθορισμένες): Τύπος Γραμματοσειράς: Arial Μέγεθος γραμματοσειράς: 11 Διάστιχο: 1.5 γραμμή Αρίθμηση Σελίδων Υπάρχει συνεχής αρίθμηση στις σελίδες σε όλο το κείμενο. Γλώσσα Η Τεχνική Μελέτη έχει υποβληθεί στην ελληνική γλώσσα. Παραρτήματα Έχει τηρηθεί ο μέγιστος αριθμός των παραρτημάτων Εχει τηρηθεί η έκταση (Αριθμός Σελίδων) για κάθε παράρτημα. Καταληκτική Ημερομηνία Έχει ληφθεί υπόψη η Καταληκτική Ημερομηνία Υποβολής Τεχνικών Μελετών (8/4/2016). Ηλεκτρονική Υποβολή Έχει υποβληθεί ένα αρχείο σε μορφή pdf, το μέγεθος του οποίου δεν υπερβαίνει τα 5ΜΒ. Η Τεχνική Μελέτη θα πρέπει να υποβληθεί ηλεκτρονικά στην ηλεκτρονική διεύθυνση teke@research.org.cy. 2
Β.1.-Β.3. ΤΥΠΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Β.1. Τίτλος Τεχνικής Μελέτης και Κατασκευής: Κατασκευή υβριδικού Go kart αυτοκινήτου που να κινείται με βενζίνη και αέριο ΗΗΟ Β.2. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΜΑΔΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Β.2.1. Ονόματα Μαθητών: Παρακαλώ αναγράψετε την/τις Τάξη/εις και όλα τα ονόματα των μαθητών που λαμβάνουν μέρος. Οι ομάδες μπορούν να αποτελούνται από μαθητές που προέρχονται από «γειτονικές» μεταξύ τους τάξεις σε κάθε βαθμίδα ξεχωριστά, π.χ. δευτέρα τάξη με τρίτη τάξη Λυκείου, χωρίς περιορισμό στον αριθμό. Σε περίπτωση συμπλέγματος σε κάποιο σχολείο οι ομάδες μπορούν να αποτελούνται από μαθητές οποιασδήποτε τάξης του συμπλέγματος. Υπάρχει αλλαγή ονομάτων των μαθητών σε σύγκριση με τα ονόματα που δόθηκαν στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι Δήλωση Συμμετοχής; Παρακαλώ σημειώστε: ΝΑΙ Χ ΟΧΙ Μ1/3 Ιορδάνου Μάριος-Κολοκάσης Χαράλαμπος Μ1/2β Κυριάκου Κωνσταντίνος ΚΓ2 Αθανασίου Ελένη ΘΜΑ2 Ράσπας Ιωάννη,Πελή Χαράλαμπος, Ζαννέτος Μαλλούρης, Θεοδόσης Φουρουκλάς, Ανδρέου Στέλιος, Λαμπρίδης Παναγιώτης, Μίλλαρτ Νατάσα, Αθανασίου Ονισίφορος, Παρλάτας Πέτρος ΜΜΑ2/1 Παναγή Μόδεστος, Χρίστου Ανδρέας, Κυπριανού Γιώργος, Νικολάου Λοίζος, Τραλλάς Μιχάλης. ΘΜΑ3 Πελή Ραφαήλ Γρηγορίου Γιάννης Τούμπας Στέφανο Β.2.2. Όνομα Συντονιστή - Εκπαιδευτικού/κών: Τηλέφωνο / Κινητό Συντονιστή - Εκπαιδευτικού/ κών: κ. Σάββας Νιούλικος κ. Σάββας Χριστοφόρου κ. Θωμάς Γιωργάλας κ. Θέμης Μιχαηλίδης κ. Νικήτας Χριστοφή κ. Μάριος Χατζηκυπρής κ. Αντρέας Μιχαήλ κ. Θεόδωρος Αναξαγόρου 99677158 3
Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο (e-mail) Συντονιστή - Εκπαιδευτικού/ κών: Β.2.3.Όνομα Διευθυντή / Διευθύντριας Σχολείου: Β.2.4. Σχολείο: Πλήρης Ταχυδρομική Διεύθυνση: savniou@cytanet.com.cy κ. Ευαγόρας Αριστοτέλους Α Τεχνική Σχολή Λευκωσίας Λεωφόρος Αρχιεπισκόπου Μακαρίου Γ Τηλέφωνο Σχολείου : 22447355 Τηλεομοιότυπο: 22377102 Τ.K. 20553, 1660 Λευκωσία Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο (e-mail) Σχολείου: tech.ats.nic@cytanet.com.cy Β.3 ΥΠΟΓΡΑΦΕΣ (Οι εμπλεκόμενοι υπογράφουν στην πρώτη γραμμή και συμπληρώνουν το όνομά τους στη δεύτερη) 1. Διευθυντής / Διευθύντρια Σχολείου Σφραγίδα Σχολείου (Υπογραφή)... (Ονοματεπώνυμο Διευθυντή / Διευθύντριας) 2. Συντονιστής - Εκπαιδευτικός/ κοί..... (Υπογραφή) (Υπογραφή) (Υπογραφή)...... (Ονοματεπώνυμο Συντονιστή Εκπαιδευτικού) (Ονοματεπώνυμο Εκπαιδευτικού) (Ονοματεπώνυμο Εκπαιδευτικού) 4
B.4. Εντοπισμός Προβλήματος και Βαθμός Επίλυσής του Η μελέτη είχε σκοπό να κατασκευάσει υβριδικό Go-kart αυτοκίνητου χρησιμοποιώντας μια παλιά μηχανή από μικρό τρακτέρ εκσκαφής, με τροφοδοσία καυσίμου βενζίνης και αερίου ΗΗΟ (υδρογόνου και οξυγόνου ΗΗΟ), που θα παράγεται από μια ξηρή κυψέλη Υδρογόνου ΗΗΟ. Η ηλεκτρική τροφοδοσία της κυψέλης ΗΗΟ θα γίνεται από κανονική μπαταρία 12 V αυτοκινήτου. Η μηχανή του τρακτέρ ήταν 5,5 hp. Επρεπε να προσαρμοστεί σε μια μηχανή μοτοσυκλέτας τετράτροχης. Η προσαρμογή ήταν δύσκολη λόγω της κατασκευής της μοτοσυκλέτας, έπρεπε να αλλαχθεί (το κλατς) ο συμπλέκτης και να προσαρμοστεί η κίνηση της στην νέα μηχανή. Τα φρένα σχεδιάστηκαν και προσαρμόστηκαν με τα νέα δεδομένα, έτσι κατασκευάστηκαν από την αρχή. Στην νέα μηχανή, το υβριδικό Go-kart έγινα βάσεις για την μπαταρία καθώς και για την ξηρή κυψέλη υδρογόνου ΗΗΟ. Η τροφοδοσία του ΗΗΟ στην μηχανή έγινε στην τροφοδοσία του αέρα στην μηχανή. Ετσι εμπλουτίστηκε ο αέρας της τροφοδοσίας της μηχανής με αέριο υδρογόνο και οξυγόνο. Η τροποποίηση της έγινε για να μπορεί να λειτουργεί και με αέριο ΗΗΟ, ταυτόχρονα με την βενζίνη. Θα μπορεί να ρυθμίζεται η αναλογία βενζίνης και αερίου ΗΗΟ. Ο στόχος η αναλογία καυσίμου : αερίου ΗΗΟ να φτάσει μέχρι και 1 : 3. Η καύση κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της ήταν καλύτερη. Από τα αέρια καύσης που παράγονται, ελαττώθηκαν τα βλαβερά αέρια προς το περιβάλλον, αφού γίνεται καλύτερη καύση από τον εμπλουτισμένο αέρα, με αέριο ΗΗΟ. Η μηχανή τώρα λειτουργεί με καύσιμο, βενζίνη και έχει την δυνατότητα να κινείται με τροφοδοσία ΗΗΟ ταυτόχρονα. Μπορεί επιλέγει πότε να τροφοδοτείτε η μηχανή από το αέριο ΗΗΟ με ένα διακόπτη στο τιμόνι του go kart. Η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ προσαρμόστηκε μαζί με την μπαταρία στο μπροστινό μέρος του Go kart. Η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ σχεδιάστηκε από την αρχή για να μπορεί να παράγει θεωρητικά 6-8 LPM αερίου ΗΗΟ. Χαρακτηριστικά της κατασκευής: Η χρήση της θα είναι πολύ απλή. Η επιλογή για την χρήση του ΗΗΟ γίνεται από ένα διακόπτη. Το καύσιμο της μηχανής θα είναι βενζίνη με επιλογή την χρήση αερίου ΗΗΟ. Το αέριο δεν θα αποθηκεύεται για λόγους ασφάλειας. Θα παράγεται όσο χρειάζεται κατά την διάρκεια την κίνησης του Go kart. Κατά την χρήση του αερίου ΗΗΟ τα αέρια ρύπανσης ελαττώνονται. Η καύση του καυσίμου τροφοδοσίας γίνεται καλύτερη και έτσι αυξάνει τις στροφές της μηχανής. Θα είναι απόλυτα ασφαλής στη χρήση της. Για την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ χρησιμοποιήθηκαν, κομμάτια μετάλλου stainless steal και κατεργάστηκαν στα εργαστήρια της σχολής. Η καινοτομία της έγκειται στη χρήση του αερίου ΗΗΟ στην καλύτερη παραγωγή ενέργειας καύσης. Η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ θα χρησιμοποιηθεί ως μοντέλο για την κατασκευή συσκευής ΗΗΟ για εξοικονόμηση καυσίμων στα αυτοκίνητα με τη χρήση του αεριού ΗΗΟ. Η χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας όπως το υδρογόνο και το οξυγόνο είναι μια από τις μεγάλες προτεραιότητες στην έρευνα για εναλλακτικά καύσιμα. 5
Β.5. Μεθοδολογία, Προσέγγιση και Σχεδιασμός της Προτεινόμενης Λύσης 1. Ενημέρωση από τους καθηγητές στους μαθητές Έγινε ενημέρωση στη θεωρία για τη Ηλεκτρόλυση του νερού. Έγινε παρουσίαση του πειράματος ηλεκτρόλυσης του νερού παρουσία ηλεκτρολύτη NaOH και διάσπασης του στα αέρια Υδρογόνο και οξυγόνο. Επίσης έγινε ενημέρωση για το τι είναι οι κυψέλες ΗΗΟ, ποιες είναι οι δύο κατηγορίες τους, η ξηρή και εμβαπτισμένη. Ενημερώθηκαν επίσης για την χρήση τους για εξοικονόμηση καυσίμων στα αυτοκίνητα. Δόθηκαν οδηγίες στους μαθητές να ενημερωθούν από το διαδίκτυο, για το πώς κατασκευάζονται και πώς χρησιμοποιούνται. Μετά από μια βδομάδα αφότου ενημερώθηκαν οι μαθητές έγινε συζήτηση για τα ευρήματα τους στο διαδίκτυο και αποφασίστηκε ο προγραμματισμός της ερευνητικής τους εργασίας. 2. Διαχωρισμός ομάδων εργασίας Οι ομάδες χωρίστηκαν βάσει της ειδικότητα τους. Από το σύνολο των μαθητών δημιουργήθηκαν τρεις ομάδες εργασίας. Οι μηχανολόγοι ανάλαβαν να σχεδιάσουν, να κατασκευάσουν την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ, να την προσαρμόσουν μαζί με την μπαταρία και το δοχείο τροφοδοσίας στην τετράτροχη μηχανή. Οι μηχανολόγοι αυτοκινήτων ανάλαβαν την προσαρμογή της μηχανής του τρακτέρ στην τετράτροχή μηχανή. ΟΙ ηλεκτρολόγοι αυτοκίνητων ανάλαβαν την ηλεκτρική τροφοδοσία της τετράτροχή μηχανής και της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ. Όλες οι ομάδες βοήθησαν στην υλοποίηση, κατασκευή, λειτουργία και έλεγχο της κατασκευής. 3. Αγορά υλικών για την κατασκευή Τα μέταλλα για τον αντιδραστήρα ξηρής κυψέλης ΗΗΟ, που ήταν ολόκληρα φύλλα stainless steal προμηθεύτηκαν και επεξεργάστηκαν στα εργαστήρια της σχολής. Το δοχείο τροφοδοσίας του νερού στην κυψέλη ΗΗΟ ήταν δοχείο 3 λίτρων που αγοράστηκε από το εξωτερικό από εταιρία που είναι ειδική στην κατασκευή δοχείων για συσκευές ΗΗΟ. Τα υπόλοιπα υλικά και αναγκαία εργαλεία, αγοράστηκαν από αποθήκες υλικών και εργαλείων. 4. Σχεδιασμός του αντιδραστήρα ξηρής κυψέλης ΗΗΟ Τα μέταλλα για τον αντιδραστήρα ξηρής κυψέλης ΗΗΟ, που ήταν φύλλα stainless steal, σχεδιάστηκαν με τρόπο τέτοιο ώστε να μπορεί η κυψέλη HHO να πράξει αέριο 6-8 LPM. Από τις θεωρητικές μελέτες που έγιναν φάνηκε ότι οι διαστάσεις των φύλλων του αντιδραστήρα ΗΗΟ θα πρέπει να είναι 20x20 cm. Άρα ο σχεδιασμός έγινε βάσει αυτών των διαστάσεων. Ο αριθμός των 17 φύλλων της ξηρής κυψέλης, καθορίστηκε από το πρόγραμμα HHOCalculator/ david@hho4free.com. Το τροφοδοτικό DC της ξηρής κυψέλης, θα είναι μπαταρία αυτοκινήτου 12V/ 75 Amph. Σχεδιάστηκε έτσι ο αντιδραστήρας, η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ, που θα είναι με 17 φύλλα stainless steal 20x20 cm με τροφοδοσία 10-12 Αmp /12-15 V 6
και κυψέλη με πιθανή παραγωγή αερίου ΗΗΟ 6-8 L/min. Τα 12 κομμάτια-φύλλα θα είναι σε σχήμα οκταγώνων και τα 5 σε σχήμα επταγώνων. 5. Κοπή των μετάλλων stainless steal Αφού αποφασίστηκε το σχήμα των κομματιών-φύλλων της κυψέλης να είναι κανονικά οκτάγωνα και επτάγωνα, με διάμετρο 20 cm, έγινε ο σχεδιασμός των φύλλων της κυψέλης και έγινε η κοπή των 12 κομματιών σε σχήμα οκταγώνου και 5 σε σχήμα επταγώνου, στο μηχάνημα κοπής στα εργαστήρια της σχολής. 6. Τρύπημα των φύλλων των μετάλλων Στα 12 οκτάγωνα κομμάτια έγιναν 2 τρύπες 10.0 mm την μια κάτω από την άλλη. Στα 5 ετπάγωνα κομμάτια έγιναν οι 3 τρύπες όπως τα υπόλοιπα και ακόμη μια 10.0 mm στην μια γωνιά του επταγώνου. 7. Κατασκευή δοχείου τροφοδοσίας του νερού στην κυψέλη ΗΗΟ Στο δοχείο 3 λίτρων που αγοράστηκε OGO, υπήρχαν τρεις πλαστικές παροχές 9 mm, δυο στο πάνω μέρος και μια στο κάτω μέρος του δοχείου. Το δοχείο μπορεί να χρησιμοποιείται επίσης και σαν bubbler ασφάλειας, με εσωτερική τοποθέτηση λάστιχου. 8. Η τροφοδοσία ηλεκτρικού ρεύματος DC για την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ Από μια καινούργια μπαταρία αυτοκινήτου 12V/ 75 Amph και εφαρμόστηκαν καλώδια για να ενώνεται με ασφάλεια, με την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ. 9. Συναρμολόγηση της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ Αφού αγοράστηκαν όλα τα εξαρτήματα για την κατασκευή του αντιδραστήρα ΗΗΟ, το πρώτο που συν αρμολογήθηκε ήταν η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ. Κόπηκαν τα 2 κομμάτια τεφλόν στις διαστάσεις 20x20 cm. Βγήκαν και στα δύο 4 τρύπες 10 mm στις γωνιές. Επιπλέον στο ένα βγήκαν 2 τρύπες 12 mm με πάσα και στο άλλο μια 12 mm. Κόπηκαν 4 βίδες-μπουλόνια ολόπασες σε μήκος 25 cm. Αφού τοποθετήθηκαν στις 4 ακρινές τρύπες με ένα παξιμάδι ισορροπήθηκαν και άρχισε να τοποθετείται μια τσιμούχα oring 5,33 mm και ένα επτάγωνο φύλλο Μετά μπαίνει το άλλο κομμάτι τεφλόν 2,5 cm και σφραγίζεται με τα 4 επιπλέον παξιμάδια με ροδέλες. Βιδώνεται καλά στις τέσσερεις γωνίες και τοποθετούνται στις τρεις τρύπες με πάσα, οι παροχές του υγρού και του αερίου της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ. Υλικό κατασκευής: χάλυβας Stainless Steel Τεφλόν. Μέγεθος κατασκευής: 50x50x100cm Μέγεθος κυψέλης ΗΗΟ : 20x20x20 cm Χαρακτηριστικά ξηρής κυψέλης ΗΗΟ: -ΙΙI+ΙΙΙ-ΙΙΙ+ΙΙΙ- / 17 φύλλα/ 4 σετ/ Χαρακτηριστικά λειτουργίας ξηρής κυψέλης ΗΗΟ: 12-14V / 10-12 A Παραγωγή αερίου ΗΗΟ: 6-8 L/min 10. Προσαρμογή της μηχανής του τρακτέρ στην τετράτροχή μηχανή Go kart Αφού ελέγχθηκε η μηχανή για την λειτουργία της με βενζίνη, αλλάχθηκαν διάφορα εξαρτήματα για να λειτουργεί πιο ομαλά. Έγινε έλεγχος αν μπορεί να λειτουργήσει και με αέριο ΗΗΟ. Από τον έλεγχο φάνηκε ότι μπορούσε να λειτουργήσει μόνο λίγη ώρα με 2 LPM ΗΗΟ. Όμως με 7
την ταυτόχρονη τροφοδοσία με βενζίνη έγινε μείωση κατανάλωσης της βενζίνης κατά 50 %. Επειδή στην τετράτροχη μηχανή υπήρχαν μόνο οι τροχοί και το αμάξωμα έπρεπε να προσαρμοστούν εκτός της μηχανής, ο συμπλέκτης η μετάδοση της κίνησης από την μηχανή στους τροχούς καθώς τέλος και τα φρένα. Αφού αγοράσθηκαν διάφορα μεταχειρισμένα εξαρτήματα, επεξεργάστηκαν ανάλογα για να μπορούν να εφαρμοστούν στην τετράτροχή μηχανή με ασφάλεια και λειτουργικότητα. 11. Συναρμολόγηση της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ και της τετράτροχής μηχανής Η κατασκευή και συναρμολόγηση της ξηρής κυψέλης έγινε στο εργαστήριο μεταλλικών κατασκευών- τόρνων. Αφού κόπηκαν τα κομμάτια Stainless Steel σε οκτάγωνα και επτάγωνα τρυπήθηκαν με ειδικό μηχάνημα με τρύπες με διάμετρο 12 mm. Επίσης τα 2 κομμάτια τεφλόν τρυπήθηκαν στις τέσσερεις γωνίες και με κολαούζο έγιναν οι τρύπες με πάσο για τις παροχές υγρού και αερίου ΗΗΟ. Τα O-rings κόπηκαν με διάμετρο 18 mm και κολλήθηκαν με γόμα αυτόματη. Κόπηκαν επίσης οι ολόπασες βίδες σε 22 cm μήκος. Αφού όλα ετοιμάστηκαν συναρμολογήθηκε η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ. Η κατασκευή και συναρμολόγηση της τετράτροχης μηχανής έγινε στο εργαστήριο μηχανικής των αυτοκινήτων. Η μηχανή του μικρού τρακτέρ τοποθετήθηκε σε βάση και προσαρμόστηκε στο αμάξωμα της μηχανής, επίσης τοποθετήθηκε ο συμπλέκτης. Εφαρμόστηκε η μετάδοση της κίνησης από την μηχανή στους τροχούς καθώς τέλος και τα φρένα. Αφού αγοράσθηκαν διάφορα μεταχειρισμένα εξαρτήματα, επεξεργάστηκαν ανάλογα για να μπορούν να εφαρμοστούν στην τετράτροχή μηχανή με ασφάλεια και λειτουργικότητα. Τέλος τοποθετήθηκε η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ το δοχείο τροφοδοσίας της καθώς και η μπαταρία σε ειδικές βάσεις που κατασκευάστηκαν στα εργαστήρια των μηχανολόγων. Οι διαφανείς πλαστικές σωλήνες συνδέθηκαν στο δοχείο τροφοδοσίας νερού + ηλεκτρολύτη με την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ, όπου η κυψέλη ΗΗΟ συνδέεται ξανά με λάστιχο για επιστροφή στο δοχείο τροφοδοσίας το αέριο ΗΗΟ που παράγει. Από την πάνω υποδοχή του δοχείου τροφοδοσίας το αέριο ΗΗΟ φεύγει και καταλήγει στην μηχανή. Αφού τοποθετήθηκαν όλα τα εξαρτήματα οι ηλεκτρολόγοι των αυτοκινήτων έκαναν την ηλεκτρική εγκατάσταση της μηχανής και της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ και του διακόπτη λειτουργίας της ξηρή κυψέλης ΗΗΟ. 12. Λειτουργία και έλεγχος Αφού έγινε η συναρμολόγηση της τετράτροχης μηχανής, έγιναν διάφοροι έλεγχοι. Ο πρώτος έλεγχος ήταν αν υπήρχε διαρροή αερίου από όλα τα στάδια, παροχής νερού+ηλεκτρολύτη και παραγωγής και διοχέτευσης αερίου ΗΗΟ, σε όλα τα μέρη της συσκευής, με αέρα. Ο δεύτερος έλεγχος ήταν για τη λειτουργία της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ. Τέλος έγινε έλεγχος λειτουργίας της τετράτροχης μηχανής με βενζίνη και με ταυτόχρονη παροχή αερίου ΗΗΟ στο εργαστήριο. Αφού βεβαιώθηκε η καλή λειτουργία της μηχανής ελέγχθηκε με διάφορες ταχύτητες με κίνηση στους δρόμους μέσα στο σχολείο. 8
Β.6. Κατασκευή - Υλικά και Εργαλεία Βασικές εργασίες που έγιναν για την κατασκευή της τετράτροχης μηχανής: 1. Κοπή των μετάλλων stainless steal για την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ Για τη κοπή όλων των φύλλων των μετάλλων stainless steal σε κομμάτια 20x20 cm και στην συνέχεια σε 12 οκτάγωνα και 5 επτάγωνα, χρησιμοποιήθηκε αυτόματη μηχανή κοπής μετάλλων. 2. Διαμόρφωση του μετάλλων stainless steal για την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ Έγινε διάτρηση με ειδικό εργαλείο τρυπάνι σε όλα τα φύλλα με 2 τρύπες 10 mm κάθετες μεταξύ τους. Στα επτάγωνα φύλλα έγινε μια επιπλέον τρύπα 10 mm. 3. Κοπή και Διαμόρφωση των κομματιών τεφλόν. Για την κοπή του κομματιών τεφλόν χρησιμοποιήθηκε ειδικό μηχάνημα. Η επεξεργασία έγινε με ειδικό ηλεκτρικό τρυπάνι για τις 4 τρύπες 10 mm στις γωνίες. Για τις τρύπες στην επιφάνεια του τεφλόν έγιναν με ηλεκτρικό τρυπάνι 10 mm και μετά με κολαούζο έγιναν τα πάσα, στο ένα για 2 τρύπες 10 mm ( η μια πάνω και άλλη κάτω) και στο άλλο 1 τρύπα 10 mm κάτω. 4. Κοπή και προσαρμογή των ολόπασων βιδών. Για την κοπή των μεγάλων ολόπασων βιδών 22 cm χρησιμοποιήθηκε σμυριδοτροχός και λίμες. Αφού προσαρμόστηκαν στην ξηρή κυψέλη ΗΗΟ στερεώθηκαν με παξιμάδια-κοχλίες και ροδέλες. 5. Συναρμολόγηση της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ Αφού τοποθετήθηκαν οι 4 βίδες στις τρύπες των 4ων άκρων με ένα παξιμάδι-κοχλίες, ισορροπήθηκαν και άρχισε να τοποθετείται μια τσιμούχα - oring 5.3 mm και ένα επτάγωνο φύλλο ( η μια τρύπα του περνά μέσα από την βίδα), μετά άλλο oring και οκτάγωνο φύλλο, το ίδιο επαναλαμβάνεται 3 φορές με οκτάγωνα φύλλα και μετά πάλι ένα επτάγωνο με oring μέχρι να γίνου 4 σετ. Μετά μπαίνει το άλλο κομμάτι τεφλόν και σφραγίζεται με τα 4 επιπλέον παξιμάδια με ροδέλες. Βιδώνεται καλά στις τέσσερεις γωνίες και τοποθετούνται στις τρεις τρύπες με πάσα, οι παροχές του υγρού και του αερίου της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ. ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ / 17 φύλλα/ 4 σετ/ 6. Συναρμολόγηση τετράτροχης μηχανής Η κατασκευή και συναρμολόγηση της τετράτροχης μηχανής έγινε στο εργαστήριο μηχανικής των αυτοκινήτων. Η μηχανή του μικρού τρακτέρ τοποθετήθηκε σε βάση και προσαρμόστηκε στο αμάξωμα της μηχανής, επίσης τοποθετήθηκε ο συμπλέκτης. Εφαρμόστηκε η μετάδοση της κίνησης από την μηχανή στους τροχούς καθώς τέλος και τα φρένα. Αφού αγοράσθηκαν διάφορα μεταχειρισμένα εξαρτήματα, επεξεργάστηκαν ανάλογα για να μπορούν να εφαρμοστούν στην τετράτροχή μηχανή με ασφάλεια και λειτουργικότητα. 9
Τέλος τοποθετήθηκε η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ το δοχείο τροφοδοσίας της καθώς και η μπαταρία σε ειδικές βάσεις που κατασκευάστηκαν στα εργαστήρια των μηχανολόγων. Η βάση για την μπαταρία αυτοκινήτου κολλήθηκε στο μπροστινό μέρος του σκελετού της μηχανής, με λαμαρίνες πάνω στον σκελετό της τετράτροχης μηχανής και από πάνω έγινε βάση για την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ. Εφαρμόστηκαν καλώδια για να ενώνεται με ασφάλεια, η ξηρή κυψέλη ΗΗΟ με την μπαταρία. Έγινε εφαρμογή του δοχείου τροφοδοσίας ΗΗΟ με τέσσερεις βίδες από πάνω από την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ και έγινε συνδεσμολογία με πλαστικές εύκαμπτες σωλήνες 10 mm. Οι διαφανείς πλαστικές σωλήνες συνδέθηκαν στο δοχείο τροφοδοσίας νερού + ηλεκτρολύτη με την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ, όπου η κυψέλη ΗΗΟ συνδέεται ξανά με λάστιχο για επιστροφή στο δοχείο τροφοδοσίας το αέριο ΗΗΟ που παράγει. Από την πάνω υποδοχή του δοχείου τροφοδοσίας το αέριο ΗΗΟ φεύγει και καταλήγει στην μηχανή. Αφού τοποθετήθηκαν όλα τα εξαρτήματα οι ηλεκτρολόγοι των αυτοκινήτων έκαναν την ηλεκτρική εγκατάσταση της μηχανής και της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ και του διακόπτη λειτουργίας της ξηρή κυψέλης ΗΗΟ. Όλες οι συνδέσεις των λάστιχών έγιναν με κλιπς και βιδώθηκαν με κατσαβίδι. 9. Λειτουργικότητα και ευχρηστία της τεχνολογικής κατασκευής Η τετράτροχη μηχανή, έχει καλή και σταθερή λειτουργία της μηχανής της αφού ελέγχθηκε σε διάφορες στροφές - ταχύτητες με κίνηση στους δρόμους μέσα στο σχολείο. Η τροφοδοσία του αερίου ΗΗΟ γίνεται ομαλά και με ασφάλεια. Αναμένεται να γίνεται εξοικονόμηση καυσίμου μέχρι και 50-60 %. Η απόδοση της μηχανής και η καύση του καυσίμου στην μηχανή θα γίνεται σε μεγαλύτερα ποσοστά. Έτσι έχουμε οικονομία στα καύσιμα, προστασία στο περιβάλλον και έτσι μπορεί η τετράτροχη μηχανή να χαρακτηρισθεί οικολογική και με λιγότερες εκπομπές καυσαερίων. Είναι ασφαλής διότι το αέριο δεν φυλάγεται κάπου, παράγεται μόνο άμα το θέλουμε και όση ποσότητα θέλουμε. Μπορεί να λειτουργήσει πολύ απλά και εύκολα από ένα έφηβο. 10
Β.7. Ομάδα Εργασίας Τεκμηρίωση της εμπλοκής των μαθητών σε όλα τα στάδια υλοποίησης της κατασκευής με ανάλογο υλικό (ημερολόγιο, φωτογραφίες κλπ). Τεκμηρίωση του βαθμού συνεργασίας των μαθητών και των εκπαιδευτικών και δεξιότητες που αποκτήθηκαν. Πρώτη συνάντηση των ομάδων 15/11/15 Έγινε ενημέρωση για τη θεωρία της ηλεκτρόλυσης του νερού, για τα αέρια ΗΗΟ. Τις ξηρές κυψέλες ΗΗΟ. Για την χρήση τους στην εξοικονόμηση καυσίμων στα αυτοκίνητα. Οι μαθητές εξέφρασαν τις απόψεις τους, για την κατασκευή της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ και για την προσαρμογή της στην τετράτροχη μηχανή. Στις 28/11/15 Σχεδιασμός του αντιδραστήρα ξηρής κυψέλης ΗΗΟ. Από την βιβλιογραφία και το διαδίκτυο αποφασίστηκε το σχήμα των φύλλων, της ξηρής κυψέλης, να είναι οκτάγωνα τα ουδέτερα φύλλα και επτάγωνα τα φύλλα που θα συνδεθούν με την πηγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης αποφασίστηκε να γίνουν 4 σετ. Στις 30/11/15 Βάσει των διαστάσεων των κομματιών και με την χρήση του λογισμικού HHOCalculator υπολογίστηκαν, πόσα κομμάτια χρειάζονται για την ξηρή κυψέλη ΗΗΟ και σε τι σχήμα. Δόθηκαν οδηγίες στην ομάδα κοπής για την κοπή των φύλλων μετάλλων. Στις 10/12/15 Κοπή των μετάλλων stainless steal Τα κομμάτια stainless steal ήταν διάφορων διαστάσεων και η κοπή τους έγινε σε αυτόματη μηχανή κοπής και σε απλή μηχανή κοπής μετάλλων όπου έγιναν οι λεπτομέρειες. Έγιναν οι τρύπες με ειδικό εργαλείο τρυπάνι. Ταυτόχρονα η άλλη ομάδα έκανε έλεγχο της μηχανή αν λειτουργεί και με καύσιμο ΗΗΟ Στις 10/12/15 Έγινε έλεγχος της μηχανής 5,5 hp του μικρού τρακτέρ για καλή λειτουργία καθώς και λειτουργία με αέριο ΗΗΟ. Έδειξε ότι μπορεί να λειτουργήσει με χαμηλότερες στροφές, άρα μπορεί να έχει λιγότερη ζήτησή σε καύσιμο, άρα εξοικονόμηση καυσίμου μέχρι 50 %. 11
Στις 20/12/15 Κοπή και Διαμόρφωση των κομματιών τεφλόν, χρησιμοποιήθηκε ειδικό μηχάνημα. Η επεξεργασία έγινε με ειδικό ηλεκτρικό τρυπάνι για τις 4 τρύπες 10 mm στις γωνίες. Οι τρύπες στην επιφάνεια του τεφλόν έγιναν με ηλεκτρικό τρυπάνι 10 mm και κολαούζο των 10 mm με τον τόρνο Έγιναν οι τρύπες με ειδικό εργαλείο τρυπάνι. Ταυτόχρονα έγινα οι βάσεις για την προσαρμογή της μηχανής του τρακτέρ στην τετράτροχη μηχανή. Συναρμολόγηση της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ Στις 15/01/16 έγινε η συναρμολόγηση της ξηρής κυψέλης ΗΗΟ, που έγινε πάνω στο πάγκο με πολύ προσοχή και τοποθετήθηκαν όλα τα μεταλλικά κομμάτια μαζί τα o-rings μαζί με τα κομμάτια τεφλόν. 12
Στις 19/2/16 Προσαρμογή της μηχανής στην τετράτροχη και έλεγχος λειτουργίας της με βενζίνη Στις 15/3/16 έγινε σχεδιάγραμμα για την τοποθέτηση της ξηρής κυψέλης στην τετράτροχη μηχανή. Στις 27/3/16 έγινε προσαρμογή της κυψέλης ΗΗΟ στην μηχανή, αφού όλα τα κομμάτια ήταν έτοιμα. έγινε ο έλεγχος διαρροών με πιεσμένο αέρα. Μετά έγινε και έλεγχος. ασφάλειας και λειτουργικότητας κάνοντας τις απαραίτητες διορθώσεις 13
Στις 8/4/16 Λειτουργικότητα και ευχρηστία της υβριδικής τετράτροχης μηχανής με ΗΗΟ Η λειτουργικότητα της και ο τελικός έγινε στα εργαστήρια εφαρμογής και επεξεργασίας μετάλλων. Μετρήθηκε και η παραγωγή του αερίου ΗΗΟ. 14
B.8. Παραρτήματα Παράρτημα 1: Σχεδιάγραμμα της τετράτροχης μηχανής 15
Παράρτημα 2: Σχεδιάγραμμα ξηρής κυψέλης ΗΗΟ για την τετράτροχη μηχανή 16
B.9. Υπεύθυνη Δήλωση Διευθυντή/τριας για την Υλοποίηση του Προϋπολογισμού Βεβαιώνεται ότι το σύνολο του ποσού που έχει ληφθεί από το Ίδρυμα Προώθησης Έρευνας χρησιμοποιήθηκε / θα χρησιμοποιηθεί για σκοπούς υλοποίησης της τεχνικής μελέτης / κατασκευής ή / και για σκοπούς μεταφοράς της ερευνητικής ομάδας στα εκπαιδευτικά εργαστήρια ή / και τον χώρο αξιολόγησης. Διευθυντής / Διευθύντρια Σχολείου Σφραγίδα Σχολείου: (Υπογραφή) (Ονοματεπώνυμο Διευθυντή / Διευθύντριας) 17