Τίτλος του έργου: Επίδραση εδάφους

Ομάδα: Príncipe Felipe_Ground effect

Calle de Finisterre   Μαδρίτη   Ισπανία   6 Ηλικία του μαθητή: 14-15 ετών

Μπορούμε να σχεδιάσουμε ένα όχημα που να παράγει λιγότερες εκπομπές ρύπων;

Αφού εξετάσαμε το EO Browser και τα αέρια μεθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του αζώτου και διοξείδιο του θείου, εκπλαγήκαμε βλέποντας τις υψηλές συγκεντρώσεις τους στη Μαδρίτη. Για παράδειγμα, υπάρχουν 59,4 μg/m3 NO2 στη Μαδρίτη και περίπου 2 μg/m3 στο Τολέδο. Παρόλο που οι πόλεις αυτές βρίσκονται κοντά μεταξύ τους, η διαφορά στη συγκέντρωση των επιβλαβών αερίων είναι σημαντική, σχεδόν 30 φορές μεγαλύτερη. Αυτές οι υψηλές συγκεντρώσεις αερίων μπορούν να προκαλέσουν διάφορες ασθένειες και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, αφού το είδαμε αυτό, σκεφτήκαμε τρόπους για να μειώσουμε τις εκπομπές ρυπογόνων αερίων. Πιστεύουμε ότι θα μπορούσαμε να επιτύχουμε αυτόν τον στόχο σχεδιάζοντας ένα όχημα που εκμεταλλεύεται το φαινόμενο εδάφους για να κινείται με μεγαλύτερη απόδοση, μειώνοντας την κατανάλωση καυσίμου και, συνεπώς, τις εκπομπές αυτών των αερίων.
Ενώ σκεφτόμασταν πώς να λύσουμε αυτό το πρόβλημα, ανακαλύψαμε ότι ένα όχημα που χρησιμοποιεί την επίδραση του εδάφους για να κινηθεί θα μπορούσε να παράγει λιγότερες εκπομπές. Τα οχήματα με το φαινόμενο εδάφους πετούν κοντά στο έδαφος και, ενώ κινούνται, ο αέρας παγιδεύεται μεταξύ των φτερών και της επιφάνειας πάνω από την οποία πετούν. Καθώς δεν αγγίζουν το έδαφος, δεν υφίστανται απώλειες από την τριβή με την επιφάνεια και αυτό το μαξιλάρι αέρα που δημιουργείται κάτω από τις πτέρυγες δημιουργεί ακόμη μεγαλύτερη άνωση. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο επειδή μειώνει την ενέργεια που απαιτείται για να κινηθεί κανείς με δεδομένη ταχύτητα και γι' αυτό ένα όχημα που εκμεταλλεύεται το φαινόμενο εδάφους θα εκπέμπει λιγότερα ρυπογόνα αέρια. Ελπίζουμε ότι η χρήση οχημάτων που έχουν σχεδιαστεί για να εκμεταλλεύονται το φαινόμενο του εδάφους θα μπορούσε να μειώσει τις εκπομπές ρυπογόνων αερίων.

Αναλύσαμε εικόνες EO Browser για να μελετήσουμε τη συγκέντρωση των αερίων μεθανίου, μονοξειδίου του άνθρακα, διοξειδίου του αζώτου και διοξειδίου του θείου στη Μαδρίτη. Και συγκρίναμε όλα αυτά τα δεδομένα με τις τιμές των συγκεντρώσεων CO και NOx στο Barrio del Pilar από το 2010 έως το 2023 και είναι και οι δύο πολύ υψηλές. Κατεβάσαμε τα δεδομένα από την 'Portal de calidad del aire de Madrid' και την 'AEMET Open Source'.
Πολλά από αυτά τα επιβλαβή αέρια εκπέμπονται από τα οχήματα και έτσι, σχεδιάζοντας ένα ειδικό όχημα που παράγει λιγότερες εκπομπές, θα μπορούσαμε να τα μειώσουμε. Για να το κάνουμε αυτό, θα εκμεταλλευτούμε το φαινόμενο του εδάφους, το οποίο είναι η συνέπεια της πτήσης ενός αεροπλάνου κοντά στο έδαφος. Μειώνει τους στροβίλους γύρω από τα φτερά, γεγονός που μειώνει την αντίσταση και αυξάνει την άνωση. Αυτό μειώνει τα καύσιμα που απαιτούνται για τη μετακίνηση, γεγονός που με τη σειρά του μειώνει τις εκπομπές του οχήματος.
Θα μπορούσαμε να μετρήσουμε τον αντίκτυπο της επίδρασης του εδάφους στην κατανάλωση ενέργειας ενός οχήματος κατασκευάζοντας ένα αεροπλάνο με έναν αισθητήρα ρεύματος για τη μέτρηση της ενέργειας που απαιτείται για τη διατήρηση σταθερής ταχύτητας και έναν αισθητήρα απόστασης για την εκτέλεση αυτών των δοκιμών σε σταθερό ύψος και τον έλεγχο της σχέσης μεταξύ του ύψους από το έδαφος και της κατανάλωσης ενέργειας, αν και έχουμε εκτελέσει κάποιες προσομοιώσεις για να πάρουμε αυτές τις τιμές χωρίς να χρειάζεται να κατασκευάσουμε το πραγματικό όχημα.
Αναλύσαμε την ενέργεια που χρειάζεται ένα όχημα κατά την πτήση εντός και εκτός της επίδρασης του εδάφους. Στα παρακάτω γραφήματα βλέπουμε ότι όταν το όχημα βρίσκεται κοντά στο έδαφος αντιμετωπίζει λιγότερη αντίσταση και περισσότερη άνωση.

Σχεδιάζοντας και κατασκευάζοντας νέα οχήματα, όπως αυτό που παρουσιάζεται σε αυτό το έργο, μπορούμε να μειώσουμε τις ρυπογόνες εκπομπές και να βελτιώσουμε το μέλλον μας.

https://sites.google.com/view/ground-effect-vehicle/introduction?authuser=2

Κατεβάστε την αφίσα του έργου PDF

Τα έργα δημιουργούνται από τις ομάδες και αναλαμβάνουν την πλήρη ευθύνη των κοινών δεδομένων.
← Όλα τα έργα