הפקולטה להנדסה -
המגמה להנדסה מכנית
מערכת
שקטה למיזוג תא
תקציר
לספר הפרוייקטים
פרוייקט גמר
253 עצמי
הכינה: אלה אורן
מנחה: ד"ר משה תשובה
יוני 2002
הפקולטה להנדסה - המגמה להנדסה מכנית
נושא הפרוייקט
מי שראה את הסרט "אייס ונטורה – בלש חיות", יודע
שתצפית המתנהלת מתוך קרנף הידראולי יכולה להיות עסק לא קל בכלל. בתוך הקרנף
(שתפקידו העיקרי הוא להשתלב בסביבת הספארי ולהסוות את הבלש), נעשה חם כל כך וג'ים
קארי המשיך להזיע גם לאחר שהשיל את כל בגדיו. גם משימה יום יומית פשוטה כמו לנשום
הפכה בלתי אפשרית בחלל הסגור שבבטן הקרנף וג'ים חשף את עצמו (תרתי משמע!) לפני
קבוצת תיירים, כשיצא ממנו אל האוויר הפתוח.
כמו בסרט, תצפיות
רבות מתבצעות מתוך תאים סגורים. הן על חיות והן על אנשים, תצפיות אלה עלולות להמשך
אפילו יממה שלמה.
בדרך כלל הקרנף
ההידראולי העומד בליבה של סוואנה לוהטת מוחלף ברכב מסחרי החונה תחת השמש
הארצישראלית אך הבעיות הן אותן בעיות: איך התצפיתן ומכשיריו יעמדו בעומס החום
הקיצי? איך יוכל האיש לנשום ברכב הסגור?
אמנם, רכבים מצוידים במזגנים אך הפעלתם רועשת ויש להפעיל גם את
מנוע הרכב אם זמן הפעילות הוא ממושך. מערכת המיזוג של הרכב, אם כך, פותרת את בעיות
החום והאוורור אך יוצרת בעיה חמורה לא פחות והיא רעש. רעש הוא אויב ההסוואה ולכן
יש צורך בפתרון שקט לבעיות הללו.
פרוייקט זה מציע
דרך לקרר ולאוורר תא תצפית בתוך הרכב מבלי ליצור רעש ומבלי לפגום בהסוואתו.
מטרת
הפרוייקט
מטרת
הפרוייקט היא להציע ולתכנן מערכת מיזוג אוויר שתאפשר פעילות מאוישת סמויה,
במשך שעות השמש, מתוך תא תצפית מוסווה ברכב.
מהות
הפרוייקט
הפרוייקט מציג תכנון
של מערכת שקטה העומדת בדרישות הלקוח, ושילובה ברכב.
התכנון כולל בתוכו בחירה של חלקים הדרושים לפתרון הכולל.
התוצר הסופי של הפרוייקט הוא תיק טכני המכיל
מסמכים ושרטוטים המתארים את המערכת כפי שניתן יהיה להרכיבה ברכבי מיני וואן.
הפתרון הנבחר
לאחר שהוצעו
ונבחנו פתרונות עקרוניים שונים בחרנו את המערכת הבאה:
פתרון המתבסס על עיקרון התהליך האנדו-תרמי
הפיזיקלי עבור קרח, כאשר קרח משנה את מצב הצבירה שלו למים, הטמפרטורה שלו נשמרת
קבועה (0oC) והוא יכול לספוג כמות חום גדולה. הקרח סופג את כמות
החום הנוצרת בתא התצפית ומאפשר שמירה על טמפרטורה נמוכה מטמפרטורת הסביבה ונוחה
בתא.
תיאור המערכת:
המערכת בנויה מתא
מבודד תרמית עם חלונות תצפית המותקן בתוך רכב מיני ואן אופייני טיפוסי מסוג
ונדורה, שברולט, GMC, פולקסוגן וכד'.
התא בנוי משתי
שכבות בידוד – החיצונית עבה להקטנת כמות החום הנכנס אליו מבחוץ, והפנימית דקה
לקבלת טמפרטורה פנימית רצויה.
בין שכבות הבידוד
תימצא שכבת קרח שתפקידה לספוג את החום העודף ולשמור על טמפרטורה נוחה בתא למשך יום
תצפית.
בתוך הרכב מותקנת
מערכת קירור להקפאה. המערכת ניזונה ממתח רשת של 220V ומזרם מקסימלי של 16A – אשר זמינים בכל שקע חשמלי ביתי. המערכת מייצרת את
הקרח שבין השכבות שבתא התצפית.
המערכת מופעלת
כאשר הרכב אינו בפעולת תצפית (למשל בחנייה ליד הבית או במוסך, שם יש שקע חשמלי
זמין). בהפעלתה, פותחים את דלתות הצד של הרכב כדי שתהיה פתוחה לאוויר החופשי.
המערכת יכולה להפיק קרח מלא בתוך 8 שעות שיהיה מוכן למשמרת התצפית הבאה, מקביל
לשעות השינה...
בין תא התצפית
לתיקרת הרכב יותקן מאוורר שקט שתפקידו להוציא את האוויר החם הכלוא באיזור תיקרת
הרכב ולהקטין את הטמפ בתוך הרכב עצמו.
בתחתית תא התצפית
והרכב יש פתחי אוורור לכניסת אוויר צח
לנשימה עם איבוד חום מינימלי.
בתא מאוורר אישי קטן ושקט לנוחות המפעיל ולקבלת
טמפרטורה אחידה בתא.
בתקרת הרכב –פתחי
אוורור מוסווים דרכם יוצא האוויר החם מהרכב אם בצורה חופשית ואם בעזרת המאורר
השקט.
להקטנת כמות החום
הנכנס בקרינה דרך החלונות השקופים ניתן להוסיף על חלונות הרכב מסננים בולעי קרינה
בתחום הלא נראה – בעיקר בתחום IR ולסנן עד
80% מחום הקרינה דרך החלונות.
בניית המערכת
תתבסס על הרכיבים הבאים:
|
הרכב |
נרכש כמיני ואן קיים (ונדורה, שברולט, GMC, פולקסווגן) |
|
מערכת קירור להקפאה |
מתכננים ומגדירים מערכת המבוססת על
רכיבים ממערכות קירור קימות |
|
תא התצפית |
יתוכנן גיאומטרית בהתאם לרכב הנבחר |
תוצאות ומסקנות
מערכת המיזוג
המוצעת הנה מערכת הנותנת מענה לכל הבעיות
שהועלו ויותר.
הפתרון הנבחר מציג
פתרון העומד בקריטריונים של נפח רעש וסביבה נוחה שהושמו בפנינו על ידי הלקוח.
קריטריון ההסוואה נשמר בלא קושי.
נוסף על היותו פתרון פשוט מבחינה לוגיסטית
(אינטגרציה של טכנולוגיות זמינות ושימוש ברכיבים סטנדרטיים), המערכת הינה חסכונית
באנרגיה ומשתמשת בעיקרה בעקרונות פיזיקליים ולא חשמליים לסילוק החום.
מיזוג כלי רכב
בצורה שקטה, בפעילות ארוכת שעות, הוא נושא שאין לו תשובות בשוק כיום, ופרוייקט זה יכול
להיחשב כחידוש בתחום.
