.::سلام::. :: به وبلاگ مهندسی مکانیک خوش آمدید:: ::امیدواریم که دقایق زیبایی را در این وبلاگ سپری کنید:: ::هرگونه نظر و پیشنهاد خود را از طریق قسمت " نظر بدهید" با ما در میان بگذارید:: ::نظر شما = امید بیشتر ما به آینده:: ::اطلاعات جدید خود را به ما اطلاع دهید تا در وبلاگ ثبت و درج گردد:: ::جهت دریافت چارت درسی مهندسی مکانیک در طراحی جامدات به بخش چارت درسی مراجعه کنید:: ::برای مشاهده ی عکس های مرتبط با وبلاگ،به بخش گالری تصاویر وبلاگ مراجعه کنید::

 

معرفی رشته مکانیک	چارت درسی	ارشد و دکتری	اخبار	نوآوری ها
کتاب های مورد نیاز	نرم افزارهای معروف	گالری تصاویر	مقاله	سوگند نامه مهندسی

معرفی مهندسی مکانیک:

"تاریخ مهندسی با مکانیک آغاز می شود"   

   

مهندسی مکانیک شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی، ساخت و راه‌اندازی دستگاه‌ها و ماشین‌ها سروکار دارد. همچنین این در رشته در ارتباط نزدیک با ماشینهایی است که کارهای متنوع بسیار و یا تبدیل انرژی‌های مختلف نظیر انرژی خورشید، انرژی هسته‌ای و انرژی شیمیایی را به انرژی حرکتی انجام می‌دهند. مهندسی مکانیک نقش بسزایی در بالا بردن امنیت زندگی، بهبود کیفیت کلی زندگی، و نیز ایجاد شور و نشاط اقتصادی ایفا می‌کند. مهندسی مکانیک در نقش زمینه‌ای برای سایر علوم فیزیکی می‌باشد. به جرئت می‌توان گفت که مهندسی مکانیک گسترده‌ترین رشتهٔ مهندسی از نظر دامنهٔ فعالیت‌ها و کاربردها است....

برای مشاهده ی تمامی مطالب بر روی "ادامه مطلب" کلیک کنید.

مقاله ها:

در این بخش سعی شده مقاله های گوناگون از سایت ها و وبلاگ های مختلف در خصوص مهندسی مکانیک آورده شود.

"شما هم میتوانید مقاله های خود را در وبلاگ قرار دهید"

معرفي مهندسان مكانيك ايراني برجسته در عصر حاضر:

در این قسمت با مهندسان و افتخار آفرینان مکانیک که در اقصی نقاط جهان برای کشور عزیزمان و علم مکانیک  افتخار آفرینی کردند آشنا می شوید.

واژگان و اصطلاحات مهندسی مکانیک :

 

F	E	D	C	B	A
L	K	J	I	H	G
R	Q	P	O	N	M
X	W	V	U	T	S

Z

Y

 

چارت درسی مهندسی مکانیک (طراحی جامدات) :

در این قسمت جدول دروس دوره کارشناسی رشته مهندسی مکانیک در گرایش طراحی جامدات و حرارت وسیالات برای استفاده دانشجویان عزیز آورده شده است. برای دیدن آن روی لینک های پایین کلیک کنید.

"مهندسی مکانیک - طراحی جامدات"

"مهندسی مکانیک - حرارت و سیالات"

  

گالری تصاویر :

"در حال ساخت میباشد"

  

مکانیک درفرهنگ و تمدن اسلامی :

دانش مکانیک نزد مسلمانان "علم الحیل" خوانده می شد.علم حیل،دانش یا شناخت ابزارهای شگرد سازی در اصطلاح پشتیبانی بود که بر اساس آن، معرف آشنایی با انواع وسایلی بود که هر یک کاری انجام می دادند....

اهداف وبلاگ:

هدف از وبلاگ مهندسی مکانیک آشنایی دانش آموزان رشته ریاضی برای انتخاب رشته ی مورد علاقه ی خود و همچنین آشنایی آنها با رشته مهندسی مکانیک به عنوان رشته ی دانشگاهی در آینده نه چندان دور خود.

هدف اصلی این وبلاگ معرفی هرچه بهتر مهندسی مکانیک برای دانشجویان این رشته است.در این وبلاگ سعی شده است هرآنچه یک دانشجوی مهندس مکانیک نیاز دارد آورده شود.

 "امیدوارم که نیاز شما را تا حدی برطرف کند"

 

.:: جملات زیبا از نویسندگان بزرگ و دانشمندان ::. هیچ چیز را نمی توان به کسی یاد داد اما می توان به او کمک کرد تا پاسخ ها را ازدرون خود بیابد::. با زمان قرار زندگی مسالمت آمیز گزاشته ام که نه او مرا دنبال کند و نه من از او فرار کنم سرانجام به هم خواهیم رسید ::. ایمان داشته باش که کوچکترین محبت ها از ضعیف ترین حافظه ها پاک نمی شود ::.هرگاه در زندگی به یک در بزرگ که یک قفل بزرگ هم دارد رسیدی نترس و ناامید نشو زیرا اگر قرار بود در،باز نشود جای آن یک دیوار می گذاشتند ::. مبارزه است که قدرت می آورد ::. بیشتر کسانی موفق شده اند که کمتر تعریف شنیده اند ::. وقتی همه با من هم عقیده می شوند تازه احساس میکنم که اشتباه کردم ::. کار کنید تا همه غصه ها و پریشانی های خود را فراموش کنید ::.وقتی انسان دوست واقعی دارد که خودش هم دوست واقعی باشد ::. 

 

 

 

 

مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک  مهندسی مکانیک  مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک رمهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک مهندسی مکانیک

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان      

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

مهندسی مکانیک آزاد لاهیجان

پیل سوختی

پیل سوختی

بصورت ساده بايد گفت سلول سوختی يک وسيله­ی تبديل انرژی است. هيچ قطعه متحرکی در آن درگير نيست بنابراين سلول سوختی در سکوت کار می­کند. انرژی آزاد شده به صورت گرما و الکتريسيته را می­توان به عنوان منبع قدرت بکار برد.

 

فرآيند با وارد شدن هيدروژن به يک الکترود کاتاليزوری که سبب تسهيل در تفکيک اتم­های هيدروژن به صورت پروتون­ها و الکترون­ها می­شود، شروع می­گردد. پروتون ها يا همان يون های هيدروژن از طريق غشا به سمت کاتاليزور ديگر که با اکسيژن تغذيه می شود، حرکت می کنند. الکترون های جدا شده نمی توانند از طريق غشا يا الکتروليت عبور کنند، بنابراين از طريق يک مدار خارجی گذر می کنند. مدار خارجی شامل يک بار الکتريکی مانند يک موتور يا لامپ روشنايی يا چيزهايی از اين قبيل است و سپس به الکترود کاتاليزوری می­رسد جايی که پروتون ها و الکترون ها دوباره با هم ترکيب می­شوند و با اتصال به اکسيژن توليد ملکول های آب می­کنند.

 

 

تاريخچه سلول سوختی

تکنولوژی سلول سوختی بالغ بر صد و شصت سال عمر دارد.

در سال 1839، ويليام گروو (William Grove) آزمايشاتی را با باتری ها و فرآيند الکتروليز انجام داد تا به ايده ی معکوس نمودن اين پروسه جهت توليد الکتريسيته دست يافت. در فرآيند الکتروليز از الکتريسيته جهت جداسازی اتم های هيدروژن و اکسيژن در ملکول های آب استفاده می شود. ايده گروو توليد الکتريسيته و آب در ازای ترکيب هيدروژن و اکسيژن بود. با استفاده از الکترود هايی با کاتاليزور پلاتين تلاش های او برای رسيدن به اين هدف به موفقيت انجاميد. اين پژوهش پايه و بنيان درک اصول اساسی حاکم بر نحوه عمل سلول های سوختی بود.

گروو اختراع خود را « باتری گازی » ناميد.

William Grove

 

باتری گازی گروو

سال ها بعد در 1889، لودويگ موند (Ludwig Mond) و چارلز لانگر (Charles Langer) آزمايش روی ايده ی ابتکاری گروو را آغاز کردند. آنها مسئول معروف شدن باتری گازی گروو به نام « سلول سوختی » بودند .اين نام باقی ماند و ما امروزه آن را بکار می بريم .

در طی دهه های 1980 و 90، توسعه در زمينه ی فناوری سلول سوختی جهش بزرگی نمود و تعداد زيادی از دستگاه های مولد قدرت سلول سوختی در اندازه های کوچک ساخته شد. امروزه سلول های سوختی در کاربردهای ساکن و سيار زمينی مانند شاتل های فضايی ناسا به کار می روند در حالی که همچنان توسعه و پيشرفت اين تکنولوژی در جريان است.

سلول های سوختی بزودی تامين کننده انرژی مورد نياز همه چيز از لپ تاپ ها تا سيستم های الکتريکی خانه ها و صنايع خواهد بود.

 

مزایای سلول سوختی

كاركرد بی صدا            عدم وجود اجزای متحرك   

بهره برداری راحت        قابل اعتماد بودن

هزینه نصب پایین         انعطاف پذیری در اندازه   

مدولار بودن                امكان استفاده در نقاط دور از شبكه

 

معایب سلول سوختی

·        هزینه های بالای ورود تکنولوژی به بازار

·        ناشناخته بودن فناوری مربوطه در دنیای صنعت

·        عدم وجود زیر ساخت

 

انواع سلول سوختي

بطور کلی پنج نوع سلول سوختی وجود دارد :

1. Alkaline Fuel Cells

سلول سوختی قلیایی

 

 

2. Molten Carbonate Fuel Cells

سلول سوختی با الکترولیت کربنات مذاب

 

3. Phosphoric Acid Fuel Cells

سلول سوختی با الکترولیت اسید فسفریک

 

4. Polymer Electrolyte Membrane (PEM)

سلول سوختی با غشاء مبادله کننده پروتون

 

5. Solid Oxide Fuel Cells

سلول سوختی با الکترولیت اکسیدهای جامد

 

سه مورد اول داراي الکتروليت مايع و دوتای آخر از الکتروليت جامد بهره می­گیرند

سرعت سنج

سرعت سنج خودرو چگونه کار میکند؟

با نمایان شدن تکنولوژی های جدید اولین سرعت سنج هایی که با تکنولوژی جدید درست شده بودند

بسیار گران قیمت و فقط در مدل های آپشن در دسترس قرار داده شده بود. تا سال 1910 کارخانجات

اتومبیل سازی از سرعت سنج های جدید و استاندارد استفاده نمی کردند. یکی از اولین سرعت

سنج ها به اختصار OSA ( Otto Schulze Autometer ) نامیده می شود که میراث کمپانی زیمنس می

باشد. اولین سرعت سنج OSA در سال 1923 ساخته شد که تا 60 سال در طراحی اصلی آن تغییرات

مهمی داده نشد. در این مقاله ما به تاریخچه سرعت سنج چگونگی کارکرد و چگونگی طراحی آن در

آینده خواهیم پرداخت.

 

انواع سرعت سنج ها :

دو نوع مختلف از سرعت سنج ها وجود دارند : الکتریکی و مکانیکی . به این دلیل که سرعت سنج

های الکتریکی در واقع اختراع نسبتا جدیدی می باشند – اولین سرعت سنج تمام الکتریک تا سال 1993

 پدیدار نشده بودند. – در این مقاله عمدتا بر روی سرعت سنج های مکانیک و یا سرعت سنج های

جریان چرخشی (گردابی) بحث خواهیم کرد.مخترعی از استراسبورگ فرانسه در سال 1902 اختراع

اولین سرعت سنج جریان چرخشی را به ثبت رسانید. این اختراع به رانندگان اجازه می داد تا زمانی

که در مسافرت بودند ببینند که دقیقا چه میزان سرعت دارند تا بتوانند زمان خود را تنظیم کنند. درست

در همین زمان و با اختراع این سرعت سنج بسیاری از کشورها قوانین و محدودیت هایی را بر حسب

میزان سرع پایه ریزی کردند و از افسران پلیس برای اجرای آن استفاده کردند. در قسمت بعد به

چگونگی طراحی این گونه سرعت سنج ها خواهیم پرداخت.

 

اجزا سرعت سنج جریان چرخشی :

قبل از اینکه به داخل سرعت سنج بپردازیم یادآوری نحوه به راه افتادن خودرو مفید می باشد.

1-      پیستون موتور از انرژی که توسط سوختن مخلوط بنزین و هوا تولید شده برای حرکت به سمت بالا و پایین در داخل سیلند استفاده می کند.

2-      این حرکت رفت و برگشتی پیستون توسط میل لنگ تبدیل به یک حرکت چرخشی می شود.

3-      میل لنگ، فلای ویل ( چرخ طیار ) را به حرکت در می آورد.

4-      گیربکس این نیرو را از چرخ طیار به میله محرک فرستاده و این میله نیز چرخ ها را به حرکت در می آورد.

5-      گیربکس دنده ها (سرعت های) مختلفی برای کنترل سرعت دارد.

6-      با حرکت کردن چرخ ها خودرو نیز به حرکت در خواهد آمد.

برای اندازه گیری سرعت خودرو باید بتوانیم میزان سرعت چرخشی که نزدیک چرخها وجود دارد

یا گیربکس تولید می کند را اندازه گیری کنیم. در اکثر خودروها دستگاه اندازه گیری در گیربکس

قرار داده می شود.و وظیفه آن اندازه گیری میزان سرعت دوزانی تولید شده توسط سیستم

گیربکس و فرستادن اطلاعات به قسمتی که به آن درایو کابل ( Drive Cable ) می باشد.

درایو کابل شامل فنری پیچشی می باشد که روی یک سیم و یا میله مرکزی قرار دارد.به خاطر

ساختمان این قطعه بسیار انعطاف پذیر بوده ومی تواند تا میزان زیادی خم شود بدون اینکه

بشکند.این کابل به مجموعه چرخدنده هایی متصل می باشد. بنابراین زمانی که خودرو حرکت

می کند چرخدنده ها میله داخل شفت انعطاف پذیر را به حرکت در می آورند و میله میزان سرعت

چرخشی را بر حسب تغییر طول کابل اندازه گیری می کند.

سرعت سنج قسمت های مهم دیگری نیز دارد. درایو کابل به وسیله چرخدنده حلزونی به یک

آهنربای دائمی متصل شده است. آهنربا در داخل یک قطعه آهنی فنجانی شکل که به فنجان

سرعت معروف است قرار دارد.فنجان سرعت به یک سوزن متصل است که این سوزن به وسیله

یک فنر موییی نگه داشته شده است.این سوزن در داخل کابین راننده قابل مشاهده است. که

میزان سرعت را با آستفاده از درجه بندی هایی که بر روی صفحه آن ایجاد شده نشان میدهد.

سرعت سنج جریان گردابی :

اجازه بدهید بگوییم که خودرویی با سرعت ثابتی در بزرگراه در حال حرکت می باشد.این بدان

معنی می باشد که سیستم گیربکس و میله محرک دارای سرعت ثابتی معادل با سرعت خودرو

می باشد و همچنین بدین معنی می باشد که محور درایو کابل سرعت سنج – به دلیل اینکه با

یک سری چرخدنده به گیربکس متصل است – نیز با سرعت مشابهی در حال چرخش می باشد.

و در نتیجه آهنربای متصل به سر دیگر درایو کابل نیز در حال چرخش با همان سرعت می باشد.

با چرخش این آهنربا یک میدان مغناطیسی دوار تولید می شود ،این میدان سبب تولید نیرویی

می شود که بر فنجان سرعت اثر کرده و نتیجه آن تولید جریان الکتریکی می باشد که در فنجان

سرعت بصورت چرخشی جریان داشته و به آن جریان چرخشی گویند.در سرعت سنج جریان

چرخشی سبب تولید گشتاور کششی می کند که بر فنجان سرعت اثر کرده و فنجان و سوزن

متصل به آن در مسیر مستقیمی که میدان مغناطیسی در حال چرخش می باشد ،دوران می

کند.اما فقط در فاصله ای که فنر موییی اجازه می دهد.سوزن در فنجان سرعت زمانی به حالت

سکون در می آید که نیروی مقاوم فنر موییی شکل معادل با نیروی تولید شده توسط میدان دوار

گردد.

حال اگر سرعت خودرو افزایش یابد چه اتفاقی رخ می دهد؟ اگر سریعتر برانیم آهنربای دائمی

داخل فنجان سرعت سریعتر خواهد چرخید و میدان قوی تری تولید می شود. که باعث تولید

جریان چرخشی بیشتر و در نهایت باعث انحراف بیشتر سوزن سرعت سنج  خواهد شد.

درجه بندی سرعت سنج :

تمام سرعت سنج ها باید به گونه ای درجه بندی گردنند که بتوانند به دقت گشتاور تولید شده

توسط میدان مغناطیسی را که نشان دهنده سرعت خودرو می باشد نمایش دهند.این درجه

بندی بستگی به فاکتورهایی دارد که شامل ارتباط چرخ دنده ها در درایو کابل و در نهایت ارتباط

آنها با دیفرانسیل و اندازه تایرها می باشد.تمام این فاکتورها بر روی سرعت کلی تاثیر می

گذارد.برای مثال سایز تایرها .زمانی که اکسل یک دور کامل می زند. تایرهای متصل نیز یک دور

کامل می زنند. اما تایر هایی که سایز بزرگتری دارند مسافت بیشتری نسبت به تایری که سایز

کوچکتری دارند طی می کنند.

آینده طراحی سرعت سنج ها :

یکی از بزرگترین عیوب سرعت سنج ها این می باشد که راننده برای دیدن میزان سرعت حداقل

یک ثانیه چشم از جاده برداشته و به سرعت سنج نگاه می کند. در این مدت خدرو مسافتی

معادل 46 فیت ،با سرعت 30 مایل بر ساعت طی خواهد کرد. شرکت زیمنس در حال طراحی

سیستمی می باشد که قابلیت نمایش سرعت بر روی شیشه جلوی خودرو را دارا می باشد.

البته نمایش میزان سرعت خودرو یکی از قابلت های این سیستم خواهد بود.

مجموعه خورشیدی

 

مجموعه ی خورشیدی یا مجموعه ی دنده های سیاره ای

The Planetary Gear Assembly

قلب جعبه دنده های اتوماتیک سیستم دنده های خورشیدی است. بنابراین لازم است تا مروری بر ساختمان اساسی یک مجموعه خورشیدی ساده را داشته باشیم .

یک مجموعه خورشیدی یا سیاره ای مطابق شکل زیر شامل یک دنده خورشیدی یا دنده مرکزی است که احاطه شده است با دنده های هرز گرد سیاره ای یا پینیون ها که روی محور نگهدارنده به طور انفرادی در حامل سیاره ای یا قفسه قرار گرفته و حرکت دورانی می کنند و به طور دائم درگیر می باشند و قفسه در داخل دنده داخلی یا رینگی ( به این دلیل به این نام خوانده می شود که محیط دایره از داخل دندانه دار شده است ) احاطه شده و به طور دائم با پینیون های دنده های سیاره ای در گیر می باشند.


مجموعه ی دنده های خورشیدی یا سیاره ای که نامش از عمل دنده های پینیون سیاره ای گرفته شده است ، قادرند تا دور محورشان بچرخند و هم زمان اطراف دنده خورشیدی دوران نمایند مانند گردش زمین که هم به دور خودش وهم اطراف کره خورشید دوران می نمایند.

با مطالعه شکل بالا به چند مزیت مهم دنده های خورشیدی پی می بریم.

1- تمام اعضاء مجموعه خورشیدی در یک محور اصلی شریک هستند و در نتیجه همه آن ها در یک مجموعه قرار گرفته اند.

2- دنده های خورشیدی همیشه به طور ثابت با هم درگیر می باشند و امکان حذف دندانه و یا شکستن و سر و صدا کمتر وجود دارد و هم چنین تعویض نسبت دنده سریع و بطور خود کار بدون افت قدرت انجام می گردد.

3- دنده های خورشیدی نسبت به جعبه دنده های استاندارد می توانند سخت تر و قوی تر باشند و بارهای گشتاوری را بطور وسیع جابجا یا انتقال نمایند و دارای حجم کمتری می باشند به این دلیل که بار گشتاوری از میان دنده های سیاره ای عبور می نماید و نیرو به چند دنده سیاره ای که تعداد دنده های درگیر آنها بیشتر می باشد تقسیم می گردد و در نتیجه قدرت انتقال افزایش پیدا می کند.

4- موقعیت اعضاء مجموعه سیاره ای برای نگه داشتن یا درگیری و قفل نمودن آنها با یکدیگر برای تعویض نسبت دنده ها نسبت به هم رابطه ساده ای دارند.


تعاریف ( Definitions) :

وقتی که یک سری چرخ دنده با هم به صورت ساده و یا ترکیب شده و یا مانند سیستم خورشیدی در حال گردش می باشند لازم است تا بعضی از اصطلاحات را در مورد توضیح چگونگی کار و تاثیر آنها بر مسیر قدرت ، عنوان گردد . بنابراین مروری داریم بر تعاریف درگیری دنده که در مورد وظیفه و عملکرد مجموعه ی خورشیدی ضروری می باشد .

نسبت دنده ( Gear Ratio ) :

با چرخش چرخ دنده ورودی می توان دور های مختلفی را در چرخ دنده ی خروجی به دست آورد . در یک ترکیب درگیری ساده اگر تعداد دوران چرخ دنده ورودی 3 دور و تعداد دوران چرخ دنده خروجی یک دور باشد ، نسبت دنده 3:1 خواهد بود .

کاهش دنده (of Reduction ) :

نسبت دنده باعث می شود که در این حالت گشتاور افزایش و دور کاهش یابد . به عنوان مثال در مورد یک نسبت دنده 3:1 اگر گشتاور ورودی 180 فوت- پوند و دور ورودی 2700 دور در دقیقه باشد به ترتیب گشتاور خروجی به 540 فوت- پوند و دور خروجی به 900 دور در دقیقه تغییر می یابد . ( ضایعات و تلفات اصطکاکی که همیشه وجود دارد محسوب نگردیده است . )

اوردرایو (Overdrive ) :

این حالت برعکس اثر نسبت کاهش دنده عمل می کند ، عامل نسبت دنده باعث می شود که گشتاور کاهش و دور افزایش یابد . در یک نسبت دنده 1:3 اگر گشتاور ورودی 180 فوت-پوند و دور ورودی 2700 دور در دقیقه باشد گشتاور خروجی به 60 فوت – پوند و دور خروجی به 8100 دور در دقیقه تغییر خواهد یافت .

حرکت مستقیم (Direct Drive ) :

نسبت دنده 1:1 و بدون تغییر در گشتاور و دور ورودی می باشد .


خلاص یا آزاد گردی (Neutral or Free Wheeling) :

در این حالت قدرت ورودی وجود دارد ولی قدرت از جعبه دنده خارج نمی گردد .



عضو عکس العملی ( Reaction Member ) :

در مجموعه خورشیدی اساس حالت انتقال با ثابت بودن یکی از اعضاء مجموعه می باشد که این عمل توسط وسایل اصطکاکی مانند نوارهای ترمز یا باند ، کلاچ های دیسکی چند صفحه ای و کلاچ یک طرفه انجام می گیرد .


قوانین طرز کار دنده های خورشیدی

The Laws of Planetary Gear Operation


طرز کار دنده های خورشیدی توسط پنج قانون اساسی که در واقع کلید آگاهی در مورد مسیر های مختلف اعمال قدرت در تمام جعبه دنده های اتوماتیک می باشند بیان می گردد و آنها عبارتند از : حالت خلاص ، کاهش دنده ،اوردرایو، حرکت مستقیم و دنده عقب که به ترتیب هر یک را مورد بررسی قرار می دهیم.


قانون خلاص ( Law of Neutral ) :

اگر هر کدام از عضو های مجموعه سیاره ای بچرخد اما هیچ کدام از آنها نگه داشته نشوند خروجی وجود نخواهد داشت . مثلا اگر دنده خورشیدی عضو ورودی باشد اما نه کاریر ( قفسه ) و نه رینگی ترمز نشود ، پینیون ها حول محور خود خواهند چرخید و کاریر یا دنده رینگی را حول دنده خورشیدی به چرخش در می آورند . البته هر کدام که مقاومت کمتری داشته باشد خواهد چرخید و به جز آن عضوی که همراه پینیون ها می چرخد خروجی دیگری وجود نخواهد داشت . یعنی سیستم خلاص است . نتیجه ای مشابه حالت بالا هنگامی رخ می دهد که دنده رینگی و یا کاریر عضو ورودی باشد و عضو دیگری ترمز نشود ، پینیون ها حول محور خود خواهد چرخید و عضو دارای مقاومت کمتر را خروجی می چرخانند در این حالت سیستم خلاص است .

در جعبه دنده های اتوماتیک حالت خلاص یا مانند فوق است و یا توسط محور توربین مبدل گشتاور که ورودی جعبه دنده است قطع می گردد و در تمام تولیدات جدید جعبه دنده های اتوماتیک 2 سرعته ( T-300 ) Jetaway ، پاور گلایدوتورک داریو جعبه دنده های هستند که وضعیت خلاص از طریق هرز کار کردن دنده ها عملی می گردد و در بقیه جعبه دنده ها وضعیت خلاص از طریق قطع محور توربین مبدل انجام می گیرد .


قانون کاهش دنده ( Law of Reduction ) :


اگر کاریر عضو خروجی باشد و هر یک از عضو های دیگر عضو ورودی باشند و بالاخره عضو باقیمانده ثابت باشد ، نتیجه کاهش دور خواهد بود . دوران خروجی نیز در جهت دوران ورودی خواهد بود .

توجه داشته باشید که در هر دو روش ایجاد کاهش دور ، کاریر ( قفسه ) عضو خروجی است.

روش اول

- دنده رینگی – ورودی

- دنده خورشیدی – ثابت

- کاریر – خروجی

دنده رینگی عضو ورودی است و در جهت عقربه ساعت می چرخد .

دنده خورشیدی ثابت است چون دنده رینگی در جهت عقربه ساعت می چرخد پینیون ها را در جهت عقربه ساعت می چرخاند . و چون پینیون ها با دنده خورشیدی ثابت درگیر هستند در جهت عقربه ساعت حول آن دوران می کنند .

دوران کاریر در جهت عقربه ساعت همراه پینیون ها با کاهش سرعت توام است . کاریر عضو خروجی است .

روش دوم

- دنده خورشیدی – ورودی

- دنده رینگی – ثابت

- کاریر – خروجی

اگر دنده خورشیدی عضو ورودی باشد و در جهت عقربه ساعت بچرخد پینیون ها در جهت عکس عقربه ساعت خواهند چرخید .

چون دنده رینگی ثابت است محور پینیون های درگیر با آن در جهت عقربه ساعت دندانه های داخلی دنده رینگی را می پیماید و کاریر را با خود جابجا می کنند . کاریر در این حالت نیز عضو خروجی است و در همان جهت دوران دنده خورشیدی با سرعت کمتر خواهد چرخید .


قانون اوردرایو ( Law of Overdrive ) :

اگر کاریر عضو ورودی باشد و یکی از عضو های باقی مانده ثابت باشند ، عضو خروجی سریعتر از عضو ورودی خواهد چرخید . جهت دوران شفت های ورودی و خروجی یکسان خواهد بود . توجه داشته باشید که در هر دو روش ایجاد اوردرایو ، کاریر عضو ورودی است.


روش اول
 

- کاریر – ورودی

- دنده رینگی – ثابت

- دنده خورشیدی – خروجی

کاریر عضو ورودی است و در جهت عقربه ساعت می چرخد .


دنده رینگی ثابت است . پینیون ها در داخل دنده رینگی ثابت شده خلاف عقربه ساعت می چرخند . در این حالت پینیون ها دنده خورشیدی را در جهت عقربه ساعت می چرخانند و در این صورت دنده خورشیدی خروجی است . دنده خورشیدی خروجی در همان جهت دوران کاریر می چرخد اما سرعت بیشتر .

روش دوم

- کاریر – ورودی

- دنده خورشیدی – ثابت

- دنده رینگی – خروجی

کاریر عضو ورودی است و دورانش در جهت عقربه ساعت است ، اما دنده خورشیدی ثابت است .

پینیون ها در جهت عقربه ساعت می چرخند و دنده رینگی را در جهت عقربه ساعت می چرخانند . دنده رینگی عضو خروجی است و در جهت دوران کاریر ورودی اما با سرعت بیشتر دوران می کند .


قانون حرکت مستقیم ( Law of Direct Drive ) :


چنانچه هر دو عضو از این مجموعه دنده سیاره ایی به هم متصل شده و به یک عضو ورودی واحد تبدیل شوند ، در این صورت این دو عضو در یک جهت و با یک سرعت می چرخند . تحت این شرایط عضو سوم از مجموعه دنده به دو عضو دیگر قفل شده و در همان جهت و با همان سرعت می چرخد و نتیجه حرکت مستقیم یا نسبت دنده 1: 1 است .

با مجموعه دنده سیاره ای ساده سه راه برای ایجاد حرکت مستقیم وجود دارد توجه داشته باشید که در هر حالت عضو سوم به دو عضو دیگر قفل می شود چون از چرخش پینیون ها ممانعت به عمل می آید . به جهت نتایج بدست آمده در عملی ترین طرح ، تنها روش اول برای ایجاد حرکت مستقیم به طور معمول در گیربکس های مدرن کاربرد دارد .

روش اول

- دنده خورشیدی و رینگی – ورودی

- کاریر – خروجی

دنده خورشیدی و دنده رینگی به هم قفل شده و در جهت عقربه ساعت می چرخند .

از آنجا که دنده خورشیدی و دنده رینگی به هم قفل شده اند . از چرخش پینیون ها حول محور خود جلوگیری می کنند چون این پینیون ها نسبت به دنده خورشیدی و یا دنده رینگی حرکت و یا چرخشی ندارند ، کاریر نیز قفل می شود . در نتیجه کل مجموعه دنده سیاره ایی به همدیگر قفل می شوند و مانند یک مجموعه واحد می چرخند .


روش دوم

- دنده خورشیدی و کاریر – ورودی

- دنده رینگی – خروجی

همچنین ممکن است کاریر و دنده خورشیدی را به هم قفل کرد و آنها را در جهت عقربه ساعت چرخاند .

چون کاریر و دنده خورشیدی به هم قفل می شوند پینیون ها نمی توانند حول دنده خورشیدی حرکت کنند و یا حول محورشان بچرخند . بنابراین پینیون ها دنده خورشیدی را نگه می دارند و بار دیگر مجموعه به صورت یک پارچه می چرخد .


روش سوم

- دنده رینگی و کاریر – ورودی

- دنده خورشیدی – خروجی

اگر دنده رینگی و کاریر قفل شوند و با هم در جهت عقربه ساعت بچرخند .

نتیجه مانند حالتی است که دنده خورشیدی و کاریر قفل شوند . پینیون ها نمی تواند بچرخند و دنده خورشیدی را به اعضای دیگر مجموعه قفل می کنند ، در این حالت کل مجموعه در یک جهت و با یک سرعت می چرخد


قانون دنده عقب ( Law of Reverse ) :

چنان چه کاریر ثابت باشد و یکی از دو عضو باقیمانده ورودی باشند عضو آخری عضو خروجی خواهد و در جهت عکس دوران می کند . چرخش پینیون ها در داخل کاریر ثابت شده جهت دوران را از عضو ورودی به عضو خروجی معکوس می کنند . توجه داشته باشید که در هر دو حالت معکوس کاریر ثابت است .

روش اول

- کاریر – ثابت

- دنده رینگی – ورودی

- دنده خورشیدی – خروجی

دنده رینگی ورودی است و در جهت عقربه ساعت می چرخد .

کاریر ثابت است اما پینیون ها بر روی محور خود در جهت عقربه ساعت می چرخند . پینیون ها دنده خورشیدی را در جهت عکس عقربه ساعت می چرخانند لذا دنده خورشیدی خروجی سریعتر از دنده رینگی ورودی اما در جهت عکس دوران می کند . این حالت اوردرایو معکوس است .

روش دوم

- دنده خورشیدی – ورودی

- کاریر – ثابت

- دنده رینگی – خروجی


دنده خورشیدی عضو ورودی است و در جهت عقربه ساعت می چرخد .


کاریر ثابت است اما پینیون ها روی محور خود و در جهت عکس می چرخند و دنده رینگی را نیز در همان جهت می چرخانند . دنده رینگی خروجی در این حالت با سرعت کمتر اما در جهت عکس عضو ورودی می چرخد و این حالت معکوس توام با کاهش دور است .

چرخ دنده ها

اساسا چرخدنده ها شکل تکامل یافته چرخ های اصطکاکی هستند که برای جلوگیری از لغزش و اطمینان از یکنواختی حرکت نسبی دندانه به آنها اضافه شده است.

کاربردها:
از جمله موارداستفاده از چرخدنده ها انتقال دورونیزقدرت از محوری به محور دیگروهمچنین تغییر حرکت دورانی به خطی و بالعکس از دیگر کاربردها میباشد.

انواع چرخدنده ها:
چرخدنده ها را به چند صورت میتوان طبقه بندی کرد.ممکن است بر حسب شکل ظاهری ، نوع کاربرد ویا روش ساخت آنها را طبقه بندی کرد. اما دراکثر مواقع چرخدنده ها بر حسب شکل ظاهری طبقه بندی میشوند:
چرخدنده های ساده-مارپیچ-شانه ای-مخروطی-مخروط مارپیچ-حلزون-چرخ حلزون-جناغی –اختلافی و ....
از مهمترین چرخدنده ها میباشند.

معایب چرخدنده ها:
1- حرارت ایجاد شده بین دو چرخدنده : به علت رعایت نکردن لقی استاندارد بین دو چرخدنده وعدم روغنکاری مناسب
2- صداهای ناهنجار: در چرخدنده های ساده صدا بیشتر و در چرخدنده های مارپیچ و جناغی صدا کمتر است.
3- ترک خوردن و پوسته پوسته شدن : اغلب در چرخدنده های آبکاری شده به وجود می آید.
4- سائیدگی دندانه ها: دراغلب مواردی که دو چرخدنده با هم درگیر میشوند چرخدنده ای که قطرش کوچکتر است زود تر سائیده میشود به همین جهت چرخدنده  کوچکتر باید سخت تر انتخاب شود.

محاسن چرخدنده ها:
1- انتقال نیروی بیشتر: در مقایسه با چرخ تسمه و چرخ زنجیرو درایوهای مشابه دیگر، در صورت استفاده از چرخدنده  میتوان سرعت بیشترو قدرت بیشتری را انتقال داد همچنین هنگام استفاده از چرخدنده  اتلاف نیرو کمتر میباشد و در نهایت دوام و عمر مجموعه بیشتر خواهد بود.
2- انتقال نیرو درجهت های مختلف : از چرخدنده ها میتوان برای انتقال نیرو در محور های موازی و متنافر و متقاطع تحت زوایای مختلف استفاده نمود.
3- شکستن نسبتها
4- تبدیل حرکت دورانی به خطی و بالعکس
 
شراط فیزیکی لازم در چرخدنده ها:
برای عملکرد موفقیت آمیز چرخنده ها پنج شرط زیر باید اعمال شود:
1- مقطع حقیقی دندانه ها باید با مقطع تئوری یکی باشد.
2- فاصله دندانه ها باید یکسان و درست باشد.
3- دایره گام حقیقی باید بر دایره گام تئوری منطبق و با محور چرخش چرخدنده  هم مرکز باشد. همچنین نقطه تماس دو چرخدنده درگیر، در دایره گام (قطر متوسط چرخدنده) باشد.
4- سطح پیشانی و دامنه دندانه ها باید صاف و دارای سختی کافی برای مقاومت در مقابل سایش و جلوگیری از ایجاد صدا در هنگام چرخش باشند.
5- محورهای مرکزی و یاتاقانها دارای استحکام کافی باشند تا در اثر بارهای وارده هنگام کار بتوانند فاصله مرکز تا مرکز مطلوب را حفظ کنند.

روش ساخت چرخدنده ها:
روشهای مختلفی برای ساخت چرخدنده وجود دارد که هرکدام دارای معایب و مزایایی هستند و باید با توجه به نوع چرخدنده ، جنس ، دقت مورد نیاز، امکانات موجود و هزینه ساخت بهترین روش را انتخاب کرد.
تعدادی ازاین روش ها عبارتند:
1- توسط فرزهای افقی وعمودی(به کمک دستگاه تایلکوف)
2- توسط دستگاههای هابینگ
3- توسط دستگاههای مخصوص دنده زنی
4- توسط دستگاههای صفحه تراش و کله زنی
5- توسط دستگاههای اسپارک
6- توسط دستگاههای خانکشی
7- توسط ریخته گری
8- توسط قالبهای FINE BLANKING

چرخدنده ها اکثرا با دو منحنی اینولوت یا سیکلوئید طراحی و ساخته میشوند. برای ساخت چرخدنده های بزرگ و نیز جاهایی که انتقال قدرت زیاد مد نظرباشد از منحنی اینولوت استفاده میشود.
ولی برای ساخت چرخدنده های ظریف مانند چرخدنده های ساعت از منحنی سیکلوئید استفاده میشود.

انتخاب جنس:
برای ساخت چرخدنده ها از مواد مختلفی مانند انواع فولادها و آلیاژهای غیر آهنی و همچنین مواد کامپوزیت میتوان استفاده کرد. اما در هنگام اتخاب جنس باید به چند نکته توجه کرد:
1- جنس چرخدنده ها را باید طوری انتخاب کرد که قادر به تحمل فشار وانتقال نیروی لازم باشد.
2- مواد تشکیل دهنده چرخدنده ها را باید طوری انتخاب کرد که قابلیت ماشینکاری را داشته باشد تا پس از عمل ماشینکاری از نظر کیفیت سطح کیفیت مناسبی داشته باشد.استفاده از مواد فوق سخت مستلزم استفاده از روشهای غیر سنتی ماشینکاری و در نهایت افزایش زمان تولید و افزایش هزینه ها خواهد شد.
 
معمولابرای ساخت چرخدنده هایی که در ماشینهای ابزار به کار میروند از فولادهای ریختگی با .3 تا .45 درصد کربن وهمچنین فولادهای آلیاژی همراه با نیکل و کرم را برای چرخدنده هایی که بایستی بار زیادی را تحمل کنند و در مقابل سایش مقاوم باشند استفاده میکنند.در مواردی هم از چدن ها استفاده می شود.

توربین باد

 

توربين بادي



1) نحوه به وجود آمدن انرژي باد : انرژي باد، انرژي حاصل از هواي متحرك مي باشد. هنگامي كه تابش خورشيد بطور نامساوي به سطوح ناهموار زمين ميرسد سبب ايجاد تغييرات دما و فشار مي گردد و در اثر اين تغييرات باد بوجود مي آيد. همچنين اتمسفر كره زمين بدليل حركت وضعي زمين، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي دهد كه اين امر نيز باعث بوجود آمدن باد می گردد. جریان اقیانوسی نیز بصورت مشابه عمل نموده و عامل 30% انتقال حرارت کل در جهان می باشد.

 در مقياس جهاني اين جريانات اتمسفري بصورت يك عامل قوي جهت انتقال حرارت و گرما عمل مي نمايند. دوران كره زمين نيز مي تواند در برقراري الگوهاي نيمه دائم جريانات سياره اي در اتمسفر، انرژي مضاعف ايجاد نمايد.

 2. توليد برق از طريق انرژي باد با استفاده از توربين بادي :
  مراحل كار يك توربين، كاملاً عكس مراحل كار پنكه مي باشد. در پنكه انرژي الكتريسيته به انرژي مكانيكي تبديل شده و باعث چرخيدن پره مي شود. در توربينهاي بادي چرخش پره ها انرژي جنبشي باد را به انرژي مكانيكي تبديل كرده، سپس الكتريسيته توليد مي گردد. باد به پره ها برخورد مي كند و آنها را مي چرخاند. چرخش پره ها باعث چرخش محور اصلي مي شود و اين محور به يك ژنراتور برق متصل مي باشد. چرخش اين ژنراتور، برق متناوب توليد مي نمايد.
   
 3.انواع توربين هاي بادي بر اساس محور چرخش پره ها :‌
الف- توربينهاي بادي با محور چرخش عمودي VAWT
 اين توربينها از دو بخش اصلي تشكيل شده اند: يك ميله اصلي كه رو به باد قرار مي گيرد و ميله هاي عمودي ديگر كه عمود بر جهت باد كار گذاشته مي شوند. اين توربينها شامل قطعاتي با اشكال گوناگون بوه كه باد را در خود جمع كرده و باعث چرخش محور اصلي مي گردد. ساخت اين توربينها بسيار ساده بوده و همچنين بازده پايين نيز دارند. عمده ترين توربين هاي بادي محور عمودي عبارتند (ساوينيوس داريوس، صفحه اي و كاسه اي). در اين نوع توربينها در يك طرف توربين، باد بيشتر از طرف ديگر جذب مي شود و باعث مي گردد كه سيستم لنگر پيدا كرده و بچرخد. يكي از مزاياي اين سيستم وابسته نبودن آن به جهت وزش بادمي باشد. 




ب – توربينهاي بادي با محور چرخش افقيHAWT

اين توربينها نسبت به مدل محور عمودي رايج تر بوده همچنين از لحاظ تكنولوژيك پيچيده تر و گرانتر نيز مي باشند. ساخت آنها مشكلتر از نوع محور عمودي بوده ولي راندمان بسيار بالايي دارند. در سرعتهاي پايين نيز توانايي توليد انرژي الكتريكي را داشته و توانايي تنظيم جهت در مسير وزش باد را نيز دارند. اين توربينها 3 يا در مواردي 2 پره مي باشند كه روي يك برج بلند نصب مي شوند. اين پره ها همواره در جهت وزش باد قرار مي گيرند.
 

5. آمارهاي كمي از كاربردهاي توربين بادي :‌(آمار در صورتي كه سال آن ذكر نشود مربوط به سال 2005 است)

درحال حاضر ظرفيت استفاده از توربين هاي بادي در جهان بيش از 46000 مگاوات است دانمارك با حدود 60 درصد بزرگترين كشور سازنده توربين هاي بادي  و آلمان با توليد بيش از 16000 مگاوات برق از طريق اين توربين ها بزرگترين استفاده كننده از آن است در كشورمان نيز 11 مگاوات توليد برق از طريق نيروگاههاي بادي به ثبت رسيده است ايران در آسيا بعد از هند، چين و ژاپن در مكان چهارم استفاده از نيروگاه بادى قرار دارد.بزرگترين توربين برق-بادي جهان با قدرت 5 مگاوات و با روتوري به قطر 128 متر در آلمان ساخته شده است و برق مورد نياز4500 منزل سه خانواري را تامين مي كند. بزرگترين شركتهاي سازنده توربين بادي جهان در حال حاضر شركت وستاس، شركت انركون و شركت NEG مايكون هستند كه به ترتيب 3/23، 6/14 و 4/12 درصد از بازار جهان را در اختيار دارند.

 برخي اطلاعات كه از بررسي بازار تكنولوژي باد در آلمان بعنوان پيشتاز صنعت باد جهان بدست آمده بيانگر روند تحولات در سالهاي اخير در اين صنعت مي‎باشد و لذا توجه به آنها در پيش‎بيني آينده سودمند خواهد بود. ميانگين ظرفيت توربينهاي بادي نصب شده در آلمان در حدود 900 كيلووات است، اما اگر فقط توربينهاي نصب شده در نيمه اول سال 2003 را در نظر بگيريم، ميانگين ظرفيت توربينهاي جديد در حدود 1560 كيلووات مي‎باشد. لذا روند آشكاري از افزايش سايز توربينهاي بادي مدرن قابل مشاهده است.در بازار توربينهاي بادي 58 مدل توربين وجود دارد كه از اين 58 مدل فقط 4 مدل آن بدون گيربكس هستند كه روي سايزهاي متوسط و بزرگ آزمايش شده‎اند. اما 54 مدل ديگر (شامل سايز هاي متوسط، بزرگ و خيلي بزرگ) هنوز از گيربكس استفاده مي‎كنند. بنابراين توربينهاي بدون گيربكس هنوز در ابتداي راه هستند و وضعيت آنها پس از سالها تجربه و بهره برداري روشن خواهد شد.اغلب توربينهاي بزرگ از نوع پيچ كنترل هستند، يعني هر چه توربينها بزرگتر شوند از تعداد مدلهاي استال كنترل كاسته و به مدلهاي پيچ كنترل افزوده مي‎شود. در توربينهاي خيلي بزرگ (بالاتر از 3000 كيلووات) اصلاً سيستم استال كنترل وجود ندارد. قابل ذكر است كه پره‎هاي استال كنترل بزرگتر و سنگينتر از انواع پيچ كنترل مي‎باشند. لازم به اشاره است كه در سيستم پيچ كنترل پره‎ها حول محور طولي خود ميتوانند بچرخند و تغيير زاويه بدهند.

 اما در سيستم استال كنترل پره‎ها به هاب فيكس مي‎شوند و آزادي گردش حول محور طولي را ندارند.در گذشته توربينهاي بادي با يك سرعت دوراني ثابت (دور روتور) كار مي‎كردند، اما مدلهاي امروزي تقريباً سيستم يك سرعته را كنار گذاشته و به سيستم هاي دوسرعته يا سرعت متغير روي آورده‎اند. از ميان 58 مدل موجود در بازار، فقط 2 مدل از نوع يك سرعته هستند و 23 مدل دو سرعته و 33 مدل با سرعت متغير ديده مي‎شوند. قيمت هر توربين بادى در جهان به ازاى هر كيلو وات ۹۰۰ يورو است و فروش هر دستگاه توربين بادى بدون نصب و راه اندازى در ايران ۷۲۰ ميليون تومان، معادل ۶۰۰ هزار يورو است كه اين قيمت به استاندارد جهانى نزديك مى باشد اما نكته اي كه بايد به آن توجه داشت اين است كه استفاده از توربين هاي بادي در هر نقطه اي از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست و استفاده فنی از انرژی باد وقتی ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5 الی 25 متر بر ثانيه باشد. پتانسیل قابل بهره برداری انرژی باد در جهان 110 اگاژول (هر اگاژول معادی 1018ژول) برآورد گردیده است.


6. استفاده از توربين بادي در كويرها :‌

هميشه استفاده از انرژي باد به صورت طبيعي انجام نمي گيرد مثلا در كويرها روش توليد برق از طريق توربين هاي بادي به اين صورت است كه كه پس از برخورد خورشيد به سطح كلكتور كه در فضاي آزاد قرار دارد حرارت جذب و حجم هواي قرار گرفته در سطح كلكتور به طور پيوسته گرم و باعث كاهش فشار هوا مي شود. كاهش فشار هوا آن چيزي است كه باد را از طريق سيستم خور شيدي به وجود مي آورد. هوا از سمت محيط اطراف كلكتور كه فشار بالاتري دارد به سمت مركز كلكتور كه فشار آن پايين تر است جريان مي يابد. هرچه سطح كلكتور گرم تر شود سرعت باد بيشتر خواهد شد. بنابراين اگر توربين هاي بادي را در اطراف كلكتور كه 360 درجه است قرار دهيم شروع به چرخش كرده و برق توليد مي شود. همچنين مي توان با استفاده از قرار دادن تونل هوا در سطح كلكتور فشار هواي بالاي اطراف كلكتور را به فشار هواي پايين ايجاد شده در مركز كلكتور مرتبط كرد . با اين عمل توربين قرار گرفته درون تونل به حركت در مي آيد.


7. تقسيم بندي توربين از نظر توليد توان :



        توربینهای بادی کوچک
     
از توربینهای بادی کوچک جهت تامین برق جزیره های مصرف و یا مناطقی که تامین برق از طریق شبکه سراسری برق مشکل می باشد استفاده می شود. این توربینها تا قدرت 10 کیلووات توان تولید برق را دارا می باشند.

         توربینهای بادی متوسط
     
     عموماً تولید این توربینها بین 250-10 کیلووات است. از این توربینها جهت تامین مصارف مسکونی، تجاری، صنعتی و کشاورزی استفاده می شود.

        توربینهای بادی بزرگ( مزارع بادی)
     
این نوع توربینها معمولاً شامل چند توربین بادی متمرکز با توان تولیدی 250 کیلووات به بالا می باشند که به صورت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه طراحی می گردند.


8. هندسه نصب توربين هاي بادي :

پس از عبور هوا از اولين توربين بادي به دليل اينكه هوا با پديده انفجار مواجه مي شود توربين هاي بادي بهتراست به صورت زيگزاگي نصب شوند تا بيشترين راندمان را داشته باشند. لذا فاصله بهينه هر توربين از توربين مجاورش حدود 3 الي 3.5 برابر قطر روتور توربين مجاورش است .

انرژی باد و امواج

 

به منظور شناخت دقيق محدوديتها، موانع و امکانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژي در کشور، ضرورري است .ميزان بهره برداري از پتانسيلهاي موجود انرژي و روند تحولات حاملهاي انرژيهاي تجديدپذير در کشور نيز به روش علمي و دقيق محاسبه و ارزيابي گردد. کشور ايران از لحاظ منابع مختلف انرژي يکي از غني ترين کشورهاي جهان محسوب مي گردد، چرا که از يک سو داراي منابع گسترده سوختهاي فسيلي و تجديد ناپذير نظير نفت و گاز است و از سوي ديگر داراي پتانسيل فراوان انرژيهاي تجديد پذير از جمله باد مي باشد. با توسعه نگرشهاي زيست محيطي وراهبردهاي صرفه جويانه در بهره برداري از منابع انرژيهاي تجديد ناپذير، استفاده از انرژي باد در مقايسه با ساير منابع انرژي مطرح در بسياري از کشورهاي جهان رو به فزوني گذاشته است. استفاده از تکنولوژي توربينهاي بادي به دلايل زير مي توانديک انتخاب مناسب در مقايسه با ساير منابع انرژي تجديد پذير باشد. قيمت پايين توربينهاي برق بادي در مقايسه با ديگر صور انرژيهاي نو کمک در جهت ايجاد اشتغال در کشور عدم آلودگي محيط زيست در کشورهاي پيشرفته نظير آلمان، دانمارک، آمريکا،اسپانيا، انگلستان، و بسياري کشورهاي ديگر، توربينهاي بادي بزرگ و کوچک ساخته شده است و برنامه هايي نيز جهت ادامه پژوهشها و استفاده بيشتر از انرژي باد جهت توليد برق در واحدهايي با توان چند مگاواتي مورد مطالعه مي باشد. 
در ايران نيز با توجه به وجود مناطق بادخيز طراحي و ساخت آسيابهاي بادي از 2000 سال پيش از ميلاد مسيح رايج بوده و هم اکنون نيز بستر مناسبي جهت گسترش بهره برداري از توربينهاي بادي فراهم مي باشد.مولدهاي برق بادي مي تواند جايگزين مناسبي براي نيروگاه هاي گازي و بخاري باشند. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمينه تخمين پتانسيل انرژي باد در ايران نشان داده اند که تنها در 26 منطقه از کشور( شامل بيش از 45 سايت مناسب) ميزان ظرفيت اسمي سايتها، با در نظر گرفتن يک راندمان کلي 33%، در حدود 6500 مگاوات مي باشد و اين در شرايطي است که ظرفيت اسمي کل نيروگاه هاي برق کشور، (در حال حاضر) 34000 مگاوات مي باشد. در توربينهاي بادي، انرژي جنبشي باد به انرژي مکانيکي و سپس به انرژي الکتريکي تبديل مي گردد. استفاده فني از انرژي باد وقتي ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5/ الي 25/ باشد. پتانسيل قابل بهره برداري انرژي باد در جهان 110 اگاژول (هر اگاژول معادي 1018ژول) برآورد گرديده است که از اين مقدار 40 مگاوات ظرفيت نصب شده تا اواخر سال 2003 ميلادي(1382 ه.ش.) در جهان مي باشد. از مزاياي استفاده از اين انرژي عدم نياز توربين بادي به سوخت، تامين بخشي از تقاضاهاي انرژي برق، کمتر بودن نسبي انرژي باد نسبت به انرژي فسيلي در بلند مدت، تنوع بخشيدن به منابع انرژي و ايجاد سيستم پايدار انرژي، قدرت مانور زياد در بهره برداري( از چند وات تا چندين مگاوات) ، عدم نياز به آب و نداشتن آلودگي محيط زيست مي باشد.

 

توربينهاي بادي کوچک

 از توربينهاي بادي کوچک جهت تامين برق جزيره هاي مصرف و يا مناطقي که تامين برق از طريق شبکه سراسري برق مشکل مي باشد استفاده مي شود. اين توربينها تا قدرت 10 کيلووات توان توليد برق را دارا مي باشند. 

توربينهاي بادي متوسط

 عموماً توليد اين توربينها بين 250-10 کيلووات است. از اين توربينها جهت تامين مصارف مسکوني، تجاري، صنعتي و کشاورزي استفاده مي شود.

 توربينهاي بادي بزرگ( مزارع بادي)

 اين نوع توربينها معمولاً شامل چند توربين بادي متمرکز با توان توليدي 250 کيلووات به بالا مي باشند که به صورت متصل به شبکه و يا جدا از شبکه طراحي مي گردند.

توربین گازی

 

مقدمه :

از زمان تولد توربينهاي گازي امروزي در مقايسه با ساير تجهيزات توليد قدرت , زمان زيادي  نمي گذرد . با اين وجود امروزه  اين تجهيزات به عنوان سامانه هاي مهمي در امر توليد قدرت مكانيكي مطرح مي باشند . از توليد انرژي برق گرفته تا پرواز هواپيماهاي مافوق صوت همگي مرهون استفاده از اين وسيله سودمند مي باشند . ظهور توربينهاي گازي باعث پيشرفت زيادي در رشته هاي مهندسي مكانيك , متالورژي و ساير علوم مربوطه گشته است . بطوري كه پيدايش سوپرآلياژهاي پايه نيكل و تيتانيوم به خاطر استفاده آنها در ساخت پره هاي ثابت و متحرك توربينها كه دماهاي بالايي در حدود 1500 درجه سانتيگراد و يا بيشتر را متحمل مي شوند, از سرعت بيشتري برخوردار شد . به همين خاطر امروزه به تكنولوژي توربينهاي گازي تكنولوژي مادر گفته مي شود و كشوري كه بتواند توربينهاي گازي را طراحي كند و بسازد هر چيز ديگري را هم مي تواند توليد كند .

 

همانطور كه بيان گرديد از اين تجهيزات در نيروگاهها براي توليد برق ( معمولا براي جبران بارپيك) موتورهاي جلوبرنده (هواپيما ,كشتيها و حتي خودروها) , در صنايع نفت و گاز براي به حركت درآوردن پمپها و كمپرسورها در خطوط انتقال فراورده ها و... استفاده مي شود كه امروزه كاربرد توربينهاي گازي در حال گسترش مي باشد .  

 

اجزاي توربينهاي گازي :

به طور كلي كليه توربينهاي گازي از سه قسمت تشكيل
مي شوند :

 

1.كمپرسور     2.محفظه احتراق     3.توربين

 

كه بنا به كاربرد قسمتهاي ديگري نيز براي افزايش راندمان و كارايي به آنها اضافه مي شود . به عنوان مثال در برخي از موتورهاي هواپيماها قبل از كمپرسور از ديفيوزر و بعد از توربين از نازل استفاده مي شود . كه دراين رابطه بعدها مفصلاً بحث خواهد گرديد

سيكل توربينهاي گازي :

سيكل ترموديناميكي توربينهاي گازي سيكل استاندارد هوايي يا برايتون مي باشد كه در حالت ايده ال مطابق شكل زير  شامل دو فرايند ايزنتروپيك در كمپرسور و توربين و دو فرايند ايزو بار در محفظه احتراق و دفع گازهاميباشد

 

سيكلهاي توربينهاي گازي در دونوع باز و بسته مي باشند . در سيكل باز ( شكل فوق) گازهاي خروجي از توربين به درون اتمسفر تخليه مي شوند كه اين سيكل بيشتر در موتورهاي هواپيما مورد استفاده قرار مي گيرد . در نوع بسته كه عمدتاً در نيرو گاههاي برق مورد استفاده قرار مي گيرد گازهاي خروجي از توربين ( مرحله 4) از درون بخش دفع گرما (cooler ) عبور كرده و بعد از خنك شدن مجددا وارد كمپرسور گرديده و سيكل تكرار مي شود .  

همانطوركه قبلا بيان گرديد توربينهاي گازي از نظر كاربردي به دو گروه صنعتي و هوايي تقسيم مي شوند كه نوع اول در صنعت و نوع دوم در هوانوردي مورد استفاده قرار مي گيريند . كه ذيلا در ارتباط با هركدام از آنها بحث خواهيم نمود .

 

 

توربينهاي گازي صنعتي :

منظور از توربينهاي گازي صنعتي اشاره به كاربرد آنها غير از بخش هوانوردي مي باشد . در شكل زير شمايي از يك واحد توليد نيروي برق توسط توربين گاز , نشان داده شده است .

شكل زير هم نوعي توربين گازي با ظرفيت توليدي 400 مگاوات را نمايش مي دهد.

توربينهاي گازي كه در صنعت برق مورد استفاده قرار مي گيرند داراي ظرفيتهاي متفاوتي مي باشند كه شكل قبل نوعي از اين توربينها با ظرفيت 400 مگاوات را نشان مي دهد.

 

توربينهاي گازي هوايي يا موتورهاي جت :

همانطور كه گفته شد سيكل توربينهاي گازي موتورهاي هواپيما شبيه به توربينهاي گازي صنعتي مي باشد بجز اينكه قبل از ورود هوا به كمپرسور از يك ديفيوزر و بعداز توربين از يك نازي براي بالا بردن سرعت گازهاي خروجي و حركت هواپيما به سمت جلو استفاده مي كنند . اين گازهاي پرسرعت بر هواي خارج از موتور نيرويي وارد مي كنند كه طبق قانون سوم نيوتن نيروي عكس العمل آن سبب حركت هواپيما به سمت جلو مي شود . شايان ذكر است كه نازل در هواپيماهاي جت از نوع متغير مي باشد . يعني دهانه آن با توجه به دبي (گذرجرمي) گازهاي خروجي قابل تغييرو تنظيم است .

موتورهاي هواپيما انواع مختلفي دارند كه به دو سته كلي تقسيم مي شوند :

 

1- موتورهاي پيستوني :

كه از نظر كاري شبيه به موتور خودروها مي باشند.

2- موتورهاي توربيني :

اين موتورها به سه دسته كلي توربوجت, توربوفن و توربوپراپ تقسيم بندي مي شوند.

توربوجتها اولين موتورهاي جت مي باشند كه امروزه به دليل مسائلي مثل صداي زياد و آلودگي محيط زيست بجز در موارد خاص استفاده اي از انها نمي شود . توربوفنها نوع پيشرفته موتورهاي توربوجت هستند . به اين صورت كه رديف اول كمپرسور در اين موتورها به عنوان فن عمل كرده و مقداري از هواي ورودي به موتور را از اطراف موتور by pass كرده كه اين عمل علاوه بر افزايش نيروي جلوبرندگي  باعث كاهش صدا,آلودگي محيطي و ... مي شود .

در موتورهاي توربوفن با اتصال يك ملخ به گيربكس و سپس به كمپرسور , نيروي جلوبرندگي ايجاد مي شود . در اين حالت سعي مي شود كه بيشترين انرژي جنبشي گازها صرف چرخاندن توربين و از آنجا كمپرسور و در نتيجه ملخ شود . وجود گيربكس به اين خاطر است كه سرعت دوراني ملخ از حد معيني تجاوز نكند . يعني بايد سرعت انتهاي ملخ از عدد ماخ كوچكتر باشد . زيرا سرعتي بيش از اين سبب ايجاد ارتعاشات شديد و در نتيجه شكستگي ملخ مي شود.

موتورهاي توربوشفت نيز نوعي موتور توربوپراپ مي باشند كه از آنها جهت به حركت درآوردن هليكوپترها استفاده مي شود .بطور كلي موتورهاي توربوپراپ بدليل اينكه در ارتفاع پروازي كم از قدرت زيادي برخوردار هستند از آنها در هواپيماهاي ترابري استفاده مي شود ( مثل C130   )

 

آشنايي با برخي اصطلاحات مهم :

 

1- نيروي جلوبرندگي يا تراست (Thrust)

موتورجت بر اساس قانون سوم نيوتن نيروي تراست را توليد مي كند . يعني نيرويي به سمت عقب بر هوا وارد كرده و عكس العمل اين نيرو براي ما نيروي جلوبرندگي يا تراست را فراهم مي كند . از طرفي ميدانيم كه از قانون دوم نيوتن داريم :

با توجه به حقايق فوق مي توان اقدام به نوشتن دو نوع فرمول براي تراست نمود :

 

1- نت تراست (Net thrust)

اين نوع تراست به حالتي اطلاق مي شود كه هواي ورودي به موتور سرعت داشته باشد . به عبارت ديگر تقريباً مي توان گفت موتور در حركت باشد . در اينصورت فرمول آن به دو شكل زير خواهد بود :

- وقتي كه نازل در حالت choke  نباشد :

- وقتي كه نازل در حالت choke باشد :

در فرمولهاي فوقجرم هواي ورودي به موتور,سرعت گازهاي خروجي از نازل ,  سرعت هواي ورودي به موتور , سطح مقطع نازل , و به ترتيب فشار استاتيك نازل و اتمسفر ميباشد .ضمناً در داخل موتور سوخت به هوا افزوده مي شود ولي به دليل نشتي هاي درون موتور از جرم آن صرف نظر مي شود .

 

1-2 گراس تراست(Gross thrust)

حالتي است كه سرعت هواي ورودي به موتور صفر بوده يعني در واقع موتور در حال سكون باشد .پس :

- وقتي كه نازل در حالت choke نباشد :

 - وقتي كه نازل در حالت choke باشد :

فرمولهاي بدست آمده فوق مختص موتورهاي توربوجت بوده و براي ساير موتورهاي جت مقادير فوق از روابط پيچيده تري محاسبه مي شوند .

 

2-راندمان حرارتي (Thermal Efficiency)

به اين راندمان اصطلاحاً راندمان داخلي internal efficiency نيز مي گويند و عبارت است از نسبت بين انرژي سينتيك گازها و كل انرژي حرارتي سوخت .

اين راندمان در موتورهاي جت حدود 35 درصد و بستگي به ضريب تراكم و درجه حرارت احتراق دارد و هرچه اين دو عامل زياد شوند, راندمان حرارتي نيزافزايش پيدا خواهد كرد .

 

3-راندمان جلوبرندگي(Propulsive Efficiency)

اين راندمان را مي توان بانسبت انرژي جلوبرندگي مفيد برمجموع اين انرژي وانرژي غيرمفيدجت تعريف نمود . به عبارتي ديگر, راندمان جلوبرندگي حاصل تقسيم كارانجام شده برروي هواپيما بر انرژي سينتيك گازها مي باشد .

 

به سادگي مي توان ثابت كرد كه مقدار آن برابر است با :

درفرمول فوق V سرعت هواپيماو سرعت گازهاي خروجي مي باشد و بنا به فرمول اگر اين مقدار كاهش يابد راندمان افزايش مي يابد . اين راندمان در موتورهاي جت 85 درصد است .

4-راندمان كلي (Overal Efficiency)

اين راندمان تلفيقي از دو راندمان قبل بوده به طوري كه مي توان ثابت كرد :

و تعريف آن چنين است :

يعني , نسبت كار انجام بر هواپيما به انرژي ناشي از سوخت . راندمان كلي موتورهاي جت حدود 30 درصد است .

 

5-مصرف ويژه سوخت((Specific Fuel Consumption-SFC

منظور از اين واژه مقدار سوخت مصرفي(gr or lb) به ازاي واحد تراست
 (N or lb) در ساعت است .

توربین بادی

انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير، بطور گسترده ولي پراكنده در دسترس مي‌باشد. تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.

 

از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.

 

توربينهاي بادي چگونه كار مي كنند ؟
 

توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد را به توان مكانيكي تبديل مي نمايند و اين توان مكانيكي از طريق شفت به ژنراتور انتقال پيدا كرده و در نهايت انرژي الكتريكي توليد مي شود. توربين هاي بادي بر اساس يك اصل ساده كار مي كنند. انرژي باد دو يا سه پره اي را كه بدور روتور توربين بادي قرار گرفته اند را بچرخش در مي آورد. روتور به يك شفت مركزي متصل مي باشد كه با چرخش آن ژنراتور نيز به چرخش در آمده و الكتريسيته توليد مي شود.

 

توربين هاي بادي بر روي برج هاي بلندي نصب شده اند تا بيشترين انرژي ممكن را دريافت كنند بلندي اين برج ها به 30 تا 40 متر بالاتر از سطح زمين مي رسند. توربين هاي بادي در باد هايي با سرعت كم يا زياد و در طوفان ها كاملا مفيد مي باشند .

 

توربينهاي بادي مدرن به دو شاخه اصلي مي‌شوند :

1- توربينهاي با محور افقي (كه در شكل زير نمونه اي از اين نوع توربين ها را مشاهده مي كنيد)
2- توربينهاي با محور عمودي .

 

مي‌توان از توربينهاي بادي با كاركردهاي مستقل استفاده نمود، و يا مي‌توان آنها را به يك ” شبكه قدرت تسهيلاتي “ وصل كرد يا حتي مي‌توان با يك سيستم سلول خورشيدي يا فتوولتائيك تركيب كرد. عموماً از توربينهاي مستقل براي پمپاژ آب يا ارتباطات استفاده مي‌كنند ، هرچند كه در مناطق بادخيز مالكين خانه‌ها و كشاورزان نيز مي‌توانند از توربينها براي توليد برق استفاده نمايند مقياس كاربردي انرژي باد، معمولا ً‌تعداد زيادي توربين را نزديك به يكديگر مي‌سازند كه بدين ترتيب يك مزرعه بادگير را تشكيل مي‌دهند.

 

داخل توربين بادي به چه صورت مي باشد:


 

1- باد سنج (Anemometer): اين وسيله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به كنترل كننده ها انتقال مي دهد.

2- پره ها (Blades) : بيشتر توربين ها داراي دو يا سه پره مي باشند. وزش باد بر روي پره ها باعث بلند كردن و چرخش پره ها مي شود.

3- ترمز (Brake) : از اين وسيله براي توقف روتور در مواقع اضطراري استفاده مي شود. عمل ترمز كردن مي تواند بصورت مكانيكي ٬ الكتريكي يا هيدروليكي انجام گيرد.

4- كنترولر (Controller) : كنترولر ها وقتي كه سرعت باد به 8 تا 16 mph ميرسد ما شين را٬ راه اندازي مي كنند و وقتي سرعت از 65 mph بيشتر مي شود دستور خاموش شدن ماشين را مي دهند. اين عمل از آن جهت صورت ميگيرد كه توربين ها قادر نيستند زماني كه سرعت باد به 65 mph مي رسد حركت كنند زيرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسيار بالايي خواهد رسيد.

5- گيربكس (Gear box) : چرخ دنده ها به شفت سرعت پايين متصل هستند و آنها از طرف ديگر همانطور كه در شكل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل مي باشند و افزايش سرعت چرخش از 30 تا 60 rpm به سرعتي حدود 1200 تا 1500 rpm را ايجاد مي كنند. اين افزايش سرعت براي توليد برق توسط ژنراتور الزاميست. هزينه ساخت گيربكس ها بالاست درضمن گير بكس ها بسيار سنگين هستند. مهندسان در حال انجام تحقيقات گسترده اي مي باشند تا درايو هاي مستقيمي كشف نمايد و ژنراتورها را با سرعت كمتري به چرخش درآورند تا نيازي به گيربكس نداشته باشند.

6- ژنراتور (Generator) : كه وظيفه آن توليد برق متناوب مي باشد.

7- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft) : كه وظيفه آن به حركت در اوردن ژنراتور مي باشد.

8- شفت با سرعت پايين (Low-speed shaft) : رتور حول اين محور چرخيده و سرعت چرخش آن 30 تا 60 دور در دقيقه مي باشد.

9- روتور (Rotor) : بال ها و هاب به روتور متصل هستند.

10- برج (Tower) : برج ها از فولاد هايي كه به شكل لوله درآمده اند ساخته مي شوند. توربين هايي كه بر روي برج هايي با ارتفاع بيشتر نصب شده اند انرژي بيشتري دريافت مي كنند.

11- جهت باد (Wind direction) : توربين هايي كه از اين فن آوري استفاده مي كنند در خلاف جهت باد نيز كار مي كنند در حالي كه توربين هاي معمولي فقط جهت وزش باد به پره هاي آن بايد از روبرو باشد.

12- باد نما (Wind vane) : وسيله اي است كه جهت وزش باد را اندازه گيري مي كند و كمك مي كند تا جهت توربين نسبت به باد در وضعيت مناسبي قرار داشته باشد.

13- درايو انحراف (Yaw drive) : وسيله ايست كه وضعيت توربين را هنگاميكه باد در خلاف جهت مي وزد كنترول مي كند و زماني استفاده مي شود كه قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گيرد اما زماني كه باد در جهت توربين مي وزد نيازي به استفاده از اين وسيله نمي باشد.

14- موتور انحراف (Yaw motor) : براي به حركت در آوردن درايو انحراف مورد استفاده قرار مي گيرد.

روباتیک

روباتیک

روباتیک، علم مطالعه فن آوری مرتبط با طراحی، ساخت و اصول کلی و کاربرد روباتهاست. روباتیک علم و فن آوری ماشینهای قابل برنامه ریزی، با کاربردهای عمومی می باشد.

برخلاف تصور افسانه ای عمومی از رباتها به عنوان ماشینهای سیار انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاههای روباتیک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابلیت انعطاف، ولی محدودی را انجام می دهند چنین دستگاهی حداقل شامل یک کامپیوتر برای نظارت بر اعمال و عملکردهای و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، می باشد. علاوه براین، ممکن است حسگرها و تجهیزات جانبی یا ابزاری را که فرمان داشته باشد بعضی از رباتها، ماشینهای مکانیکی نسبتاً ساده ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می دهند. که سایر سیستم های پیچیده تر که بطور همزمان چند کار انجام می دهند، از دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کارشان نیاز دارند.

حسگرهای یک ربات ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، طوریکه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسیب زدن، در جای مناسب قرار دهند. ربات دیگری ممکن است دارای نوعی دید باشد.، که عیوب کالاهای ساخته شده را تشخیص دهد. بعضی از رباتهای مورد استفاده در ساخت مدارهای الکترونیکی، پس از مکان یابی دیداری علامتهای تثبیت مکان بر روی برد، می توانند اجزا بسیار کوچک را در جای مناسب قرار دهند. ساده ترین شکل رباهای سیار، برای رساندن نامه در ساختمانهای اداری یا جمع آوری و رساندن قطعات در ساخت، دنبال کردن مسیر یک کابل قرار گرفته در زیر خاک یا یک مسیر رنگ شده که هرگاه حسگرهایشان در مسیر، یا فردی را پیدا کنند متوقف می شوند. رباتهای بسیار پیچیده تر رد محیط های نامعین تر مانند معادن استفاده می شود.

روباتها همانند کامپیوترها قابلیت برنامه ریزی دارند.بسته به نوع برنامه ای که شما به آنها می دهید.کارها وحرکات مختلفی را انجام می دهند.رشته دانشگاهی نیز تحت عنوان روباتیک وجود دارد.که به مسایلی از قبیل سنسورها، مدارات ، فیدبکها،پردازش اطلاعات وبست وتوسعه روباتها می پردازد.روباتها انواع مختلفی دارند از قبیل روباتهای شمشیر باز، دنبال کننده خط،کشتی گیر،
فوتبالیست،و روباتهای خیلی ریز تحت عنوان میکرو روباتها،روباتهای پرنده وغیره نیز وجود دارند.
روباتها برای انجام کارهای سخت ودشواری که بعضی مواقع انسانها از انجام آنها عاجز یا انجام آنها برای انسان خطرناک هستند.مثل روباتهایی که در نیروگاهای هسته ای وجود دارند.،استفاده می شوند.

کاری که روباتها انجام میدهند.، توسط میکرو پروسسرها(microprocessors) و میکروکنترلرها(microcontroller) کنترل می شود.با تسلط در برنامه نویسی این دو می توانید دقیقا همان کاری را که انتظار دارید روبات انجام دهد.
روباتهایی شبیه انسان (human robotic) نیز ساخته شده اند.،آنها قادرند اعمالی شبیه انسان را انجام دهند.حتی بعضی از آنها همانند انسان دارای احساسات نیز هستند.بعضی از آنها شکلهای خیلی ساده ای دارند.آنها دارای چرخ یا بازویی هستند که توسط میکرو کنترلرها یا میکرو پرسسرها کنترل می شوند.در واقع میکروکنترلر یا میکرو پروسسر به مانند مغز انسان در روبات کار می کند.برخی از روباتها مانند انسانها وجانوران خون گرم در برخورد و رویارویی با حوادث ومثایل مختلف به صورت هوشمند از خود واکنش نشان می دهند.یک نمونه از این روباتها روبات مامور است.

برخی روباتها نیز یکسری کارها را به صورت تکراری با سرعت ودقت بالا انجام می دهند مثل روبات هایی که در کارخانه های خودرو سازی استفاده می شوند.این گونه روبات کارهایی از قبیل جوش دادن بدنه ماشین ، رنگ کردن ماشین را با دقتی بالاتر از انسان بدون خستگی و وقفه انجام می دهند.


ویژگیهای یک روبات

یک روبات دارای سه مشخصه زیر است
1-داری حرکت وپویایی است
2-قابلیت برنامه ریزی جهت انجام کارهای مختلف را دارد
3-بعد از اینکه برنامه ریزی شد.قابلیت انجام وظایفش را به صورت خودکار دارد.
ممکن است روزی فرا برسد که روباتها جای انسانها را در انجام کارها بگیرند.حتی بعضی از آنها ممکن است به صورت محافظ شخصی از جان انسانهادر مقابل خطرات احتمالی حفاظت کنند.

آناتومی اندام روباتهای شبیه انسان

در سال 1950 دانشمندان تصمیم گرفتند.شکلی از رباتهای دو پارا درست کنند.که از لحاظ فیزیکی شبیه انسان باشند.این گونه روباتها متشکل از دو بازو دو پا هستند.که دستها و پاها به صورت متقارن وشبیه بدن انسان در سمت راست وچپ ربات قرار گرفته اند.برای انجام چنین کاری آنها می بایست در ابتدا آناتومی بدن خود را می شناختند.آنها معتقد بودن که انسانها طی میلیونها سال تکامل یافته اند.،تا اینکه امروزه قادرند انواع مختلفی از کارها را انجام دهند.اگر از مردم راجع به روباتهای شبیه انسان سوال کنید.آنها در اولین وهله به یاد فیلم پلیس آهنی می افتند.شما نیز می توانید با استفاده از کاغذهای استوانه ای و تک های چوب وچسب شکلی مانند زیر درست کنید.

حرکت در روبات

هنگامیکه شما راجع به مطلبی فکر می کنید و برای آن دنبال پاسخ می گردید.می توانید جواب خود را در طبیعت بگیرید.به حیواناتی که اطراف ما هستند.،و مانند ما می توانند در چهار جهت حرکت کنند.دقت کنید.به طور مثال به حرکت فیل توجه کنید.مفاصلی که در پاها وجود دارند.سبب حرکت پاها به سمت عقب،جلو، چپ و راست می شوند
هنگامکه این حیوان حرکت می کند وزن خود را بر روی پا هایش تقسیم میکند.بنابراین این امکان را دارد که تعادلش را حفظ کند و بر روی زمین نیافتد.در روباتها نیز همین مسئله وجود دارد اگر یکی از پاهای آن در هوا قرار بگیرد روبات متوقف می شود.واین امکان وجود دارد بر روی زمین بیافتد.

به حرکت مورجه ها دقت کنید.این موجود 6 پا دارد. در هنگام حرکت به سمت جلو سه پایش را به سمت جلو وسه پای دیگرش را در همان موقعیت به سمت عقب فشار میدهد .دو پا از یک طرف ویک پا از طرف دیگرهمواره کار مشترکی را انجام می دهند. واین کار سبب حرکت مورچه به سمت جلو می شود.
حشرات بدلیل داشتن پاهای بیشتر وفرم پاها راحتر از حیوانات چهار پا می توانند تعادل خود را در حرکت حفظ کنند.بهمین دلیل رباتهای شبیه حشرات بیشتر از روباتهایی شبیه سگ و گربه ساخته شده اند.

لگو روبات (lego robot)

برای شروع به ساخت روبات بهتر است .،که با لگو ها ونحوه اسمبل کردن آنها آشنا شوید.لگوها ایده های خوبی در ساخت روبات به شما می دهند.بسیاری از روباتهایی که ساخته شده اند.حشره،حیوان،انسان نیستند.بلکه آنها لگو هستند.شما می توانید بدنه روبات خود را بوسیله لگوها بسازید.و مدارات الکترونیک را در آن جا سازی کنید.
بیشتر ماشینهایی که وجود دارند از چهار چرخ تشکیل شده اند.دو چرخ جلویی دارای چرخش زاویه ای هستند.،و دو چرخ عقبی در جای خود ثابت هستند.،وتنها میچرخند،حرکت به سمت راست،جلو و عقب را چرخهای جلویی تعیین می کنند.در برخی از ماشینها هر چهار چرخ دارای این وضعیت هستند.از این موارد در ساخت لگو روباتها شبیه ماشین استفاده می شود.برخی از ماشینهای پیشرفته از راه دور کنترل می شوند(remote control) که این مسئله را براحتی می توان در روباتها بست وتوسعه داد.

برای ساخت یک لگو ماشین احتیاج به چهار چرخ پلاستیکی و دو میله تحت عنوان محور احتیاج دارید.شاید بتوانید این قطعات را براحتی در یک ماشین اسباب بازی پیدا کنید.برخی از طراحان روبات به جای چهار چرخ از سه چرخ استفاده می کنند.در این حالت عموما دو چرخ ثابت وتنها در جای خود می چرخند و تنها یک چرخ دارای حرکت آزاد است.نوع دو چرخ آن نیز وجود دارد.در این حالت هر دوچرخ دارای حرکت آزاد زاویه ای هستند.
برای حل مشکل تعادل روباتها در هنگام چرخش از چهار چرخ استفاده می شود. در هر طرف دوچرخ وجود دارد.که چرخهای در هر سمت بوسیله تسمه یا نواری پلاستیکی بهم متصل می شوند.

روبات ها

بشر نام علمى homo-sapiens يا «مرد خردمند» را به خود نسبت داده است، زيرا قابليت هاى ذهنى و حسى ما براى زندگى روزمره بسيار مفيد هستند. حوزه هوش مصنوعى (artificial Intelligence) سعى دارد تا موجوديت هاى هوشمند را درك كند. از اين رو يكى از علل مطالعه آن، بيشتر دانستن در مورد خودمان است، اما برخلاف فلسفه و روانشناسى - كه آنها نيز به هوشمندى مرتبط هستند - هوش مصنوعى سعى دارد به همان خوبى كه آنها را مى فهمد، به ساخت آنها نيز قادر شود.

دليل ديگر براى مطالعه هوش مصنوعى، جالب و مفيد بودن اين موجوديت هاى هوشمند است. هوش مصنوعى محصولات مهم و مؤثر زيادى در مراحل اوليه توسعه اش توليد كرده است. اگر چه هيچ كس نمى تواند آينده را به طور مشخص پيش بينى كند، اما آشكار است كه كامپيوتر هايى هوشمند همرديف با انسان، تأثير بسزايى بر زندگى روزمره و همچنين برآينده خواهد داشت.

روبات يك ماشين الكترومكانيكى هوشمند است كه مى توان آن را بارها برنامه ريزى كرد. چندكاره و كارآمد و مناسب براى محيط است.

اجزاى يك روبات:

- وسايل مكانيكى و الكتريكى: شاسى، موتورها، منبع تغذيه و...

- حسگرها (براى شناسايى محيط) دوربين ها، سنسورهاى sonar، سنسورهاى ultrasound و...

- عملكردها (براى انجام اعمال لازم) بازوى روبات، چرخ ها، پاها و...

- قسمت تصميم گيرى (برنامه اى براى تعيين اعمال لازم): حركت در يك جهت خاص، دورى از موانع، برداشتن اجسام و...

- قسمت كنترل (براى راه اندازى و بررسى حركات روبات): نيروها و گشتاورهاى موتورها براى سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، كنترل مسير و...

كلمه روباتيك (robatics) را اولين بار «ايزاك آسيموف» در يك داستان كوتاه ارائه كرد. ايزاك آسيموف (۱۹۹۲-۱۹۲۰) نويسنده كتاب هاى توصيفى درباره علوم و داستان هاى علمى - تخيلى است.

در سال ۱۹۵۴ ميلادى، عصر روباتها با ارائه اولين روبات آدم نما از طرف «جرج دوول» (George Devol) شروع شد.

امروزه، ۹۰ درصد روباتها، روبات هاى صنعتى هستند، يعنى روبات هايى كه در كارخانه ها، آزمايشگاه ها، انبارها، نيروگاه ها، بيمارستان ها، و بخش هاى مشابه به كارگرفته مى شوند. در سال هاى قبل، بيشتر روباتهاى صنعتى در كارخانه هاى خودروسازى به كارگرفته مى شدند، ولى امروزه تنها حدود نيمى از روباتهاى موجود در دنيا در كارخانه هاى خودروسازى به كار گرفته مى شوند. مصارف روباتها در همه ابعاد زندگى انسان به سرعت در حال گسترش است تا كارهاى سخت و خطرناك را به جاى انسان انجام دهند. براى مثال امروزه براى بررسى وضعيت داخلى راكتورها از روبات استفاده مى شود تا تشعشعات راديواكتيو به انسانها صدمه نزند.

در سال ۱۹۵۶ م پس از توسعه فعاليت هاى تكنولوژى يك، كه بعد از جنگ جهانى دوم، يك ملاقات تاريخى بين جرج سى.دوول (George C.Devol) مخترع و كارآفرين صاحب نام، و «ژوزف اف.انگلبرگر» Joseph ) ( F.Engelberger كه يك مهندس با سابقه بود، صورت گرفت. در اين ملاقات آنها به بحث در مورد داستان آسيموف پرداختند. ايشان سپس به موفقيت هاى بسيارى در توليد روباتها دست يافتند و با تأسيس شركت هاى تجارى به توليد روبات مشغول شدند. انگلبرگر شركت unimate را برگرفته از universal Automation براى توليد روبات پايه گذارى كرد. نخستين روباتهاى اين شركت در كارخانه جنرال موتورز (General Motors) براى انجام كارهاى دشوار در خودروسازى به كار گرفته شد. انگلبرگر را «پدر روباتيك» ناميده اند.

بعدها روباتهاى صنعتى زيادى ساخته شدند و انجمن صنايع روباتيك اين تعريف را براى روبات صنعتى ارائه كرد:

«روبات صنعتى يك وسيله چند كاره و با قابليت برنامه ريزى چند باره است كه براى جابه جايى قطعات، مواد، ابزارها با وسايل خاص به وسيله حركات برنامه ريزى شده، براى انجام كارهاى مختلف استفاده مى شود.»

در سال ۱۹۶۲ م شركت خودروسازى جنرال موتورز نخستين روبات Unimate را در خط مونتاژ خود به كار گرفت.

روباتها روز به روز هوشمندتر مى شوند تا هر چه بيشتر در كارهاى سخت و پر خطر به يارى انسان ها بيايند.

قانون روباتيك مطرح شده از سوى آسيموف:

۱- روبات ها نبايد هيچ گاه به انسانها صدمه بزنند،

۲- روباتها بايد دستورات انسان ها را بدون سرپيچى از قانون اول اجرا كنند،

۳- روباتها بايد بدون نقض قانون اول و دوم از خود محافظت كنند.



انواع روباتها:

روباتهاى امروزى كه شامل قطعات الكترونيكى و مكانيكى هستند در ابتدا به صورت بازوهاى مكانيكى براى جابه جايى قطعات و يا كارهاى ساده و تكرارى به وجود آمدند كه موجب خستگى و عدم تمركز كارگر و افت بازده مى شد. اين گونه روباتها، جا به جاگر (manipulator) نام دارند. جابه جاگرها معمولاً در نقطه ثابت و در فضاى كاملاً كنترل شده در كارخانه نصب مى شوند و به غير از وظيفه اى كه براى آن طراحى شده اند قادر به انجام كار ديگرى نيستند. اين وظيفه مى تواند در حد بسته بندى توليدات، كنترل كيفيت و جدا كردن توليدات بى كيفيت و يا كارهاى پيچيده ترى همچون جوشكارى و رنگزنى با دقت بالا باشد.

نوع ديگر روباتها كه امروزه مورد توجه بيشترى است روباتهاى متحرك هستند كه مانند روباتهاى جابه جا كننده در محيط ثابت و شرايط كنترل شده كار نمى كنند، بلكه همانند موجودات زنده در دنياى واقعى و با شرايط واقعى زندگى مى كنند و سير اتفاقاتى كه روبات بايد با آنها روبه رو شود از قبل مشخص نيست. در اين نوع روبات هاست كه تكنيك هاى هوش مصنوعى بايد در كنترل كننده روبات (مغز روبات) به كار گرفته شود.

روباتهاى متحرك به دسته هاى زير تقسيم مى شوند: روباتهاى چرخ دار با انواع چرخ عادى و يا شنى تانك و با پيكربندى هاى مختلف يك، دو يا چند قسمتى

روباتهاى پادار مثل سگ اسباب بازى AIBO ساخت سونى كه در شكل بالا نشان داده شد يا روبات ASIMO ساخت شركت هوندا.

۳- روباتهاى پرنده

۴- روباتهاى چند گانه (هايبريد) كه تركيبى از روباتهاى بالا يا تركيب با جابه جا گرها هستند.

مزاياى روباتها:

۱- روباتيك و اتوماسيون در بسيارى از موارد مى توانند ايمنى، ميزان توليد، بهره و كيفيت محصولات را افزايش دهند.

۲- روباتها مى توانند در موقعيت هاى خطرناك كار كنند و با اين كار، جان هزاران انسان را نجات دهند.

۳- روباتها به راحتى محيط اطراف خود توجه ندارند و نيازهاى انسانى براى آنها مفهومى ندارد. روباتها هيچگاه خسته نمى شوند.

۴- دقت روباتها خيلى بيشتر از انسانهاست، آنها در حد ميلى يا حتى ميكرو اينچ دقت دارند

۵- روباتها مى توانند در يك لحظه چند كار را با هم انجام دهند، ولى انسانها در يك لحظه تنها يك كار انجام مى دهند.

معايب روباتها:

۱- روباتها در موقعيت هاى اضطرارى توانايى پاسخگويى مناسب ندارند كه اين مطلب مى تواند بسيار خطرناك باشد.

۲- روباتها هزينه بر هستند

۳- قابليت هاى محدود دارند يعنى فقط كارى را كه براى آن ساخته شده اند انجام مى دهند.

اكنون اولين روبات انسان نماى خاورميانه در دانشگاه صنعتى شريف طراحى و ساخته مى شود.

شايد در رسانه هاى گروهى امثال اين خبرها را ديده يا شنيده باشيد و مطلع هستيد كه دانشجويان دانشگاههاى كشورمان در مسابقات گوناگون روبات شركت كرده و حتى مقام هاى جهانى را به خود اختصاص داده اند. آيا تاكنون به اين فكر كرده ايد كه شما هم مى توانيد روبات بسازيد؟




نکته : روبات ديجيتال الكترومكانيك تكنولوژيك مذهبي

هوش مصنوعی

 

مقدمه: دهه‌هاي‌ آغازين‌ سده‌ بيستم‌ ميلادي‌ و دوران‌ پيشرفت‌ شگرف‌صنعتي‌، همراه‌ با توليد خودرو بود كه‌ انقلاب‌ همه‌ جانبه‌اين‌ درترابري‌، افزايش‌ شتاب‌ جابجايي‌ و صدها كار و پيشه‌ جديد دررشته‌ها بازرگاني‌ بوجود آورده‌ است‌.

به‌ نظر مي‌رسد كه‌ سمبل‌ دوران‌ فراصنعتي‌ و نماد فرآورده‌هاي‌بي‌همتاي‌ قرن‌ آينده‌«هوش‌ مصنوعي‌»(1) است‌. امروزه‌ موضوع‌هوش‌ مصنوعي‌ داغ‌ترين‌ بحث‌ ميان‌ كارشناسان‌ دانش‌ رايانه‌ واطلاعات‌ و ديگر دانشمندان‌ و تصميم‌گيرندگان‌ است‌. در سراسرتاريخ‌ تا به‌ امروز انسان از جنبه‌ تن‌ و روان‌، مركز و محور بحث‌هاو پژوهش‌ها بوده‌ است‌. ولي‌ اكنون‌ موجودي‌ با رتبه‌اي‌ پائين‌تر،بي‌جان‌ و ساختگي‌ مي‌خواهد جانشين‌ او شود، امري‌ كه‌ بدون‌ شك‌ مي‌توان‌ ادعا نمود بيشتر انسان‌ها با آن‌ مخالفند.

هوش‌ مصنوعي‌ چنانچه‌ به‌ هدف‌هاي‌ والاي‌ خود برسد، جهش‌بزرگي‌ در راه‌ دستيابي‌ بشر به‌ رفاه‌ بيشتر و حتي‌ ثروت‌ افزون‌ترخواهد بود. هم‌ اكنون‌ نمونه‌هاي‌ خوب‌ و پذيرفتن‌ از هوش‌ مصنوعي‌در دنياي‌ واقعي‌ ما به‌ كار افتاده‌ است‌. چنين‌ دستاوردهايي‌، صرف‌منابع‌ لازم‌ در آينده‌ را همچنان‌ توجيه‌ خواهد كرد.

از سوي‌ ديگر، منتقدين‌ هوش‌ مصنوعي‌ چنين‌ استدلال‌ مي‌كنندكه‌ صرف‌ زمان‌ و منابع‌ ارزشمندديگر در راه‌ ساخت‌ فراورده‌اي‌ كه‌پر از نقص‌ و كاستي‌ ودست‌آوردهاي‌ مثبت‌ اندكي‌ است‌،مايه‌ بدنام‌ كردن‌ و زير پا گذاشتن‌توانمندي‌ها و هوشمندي‌هاي‌انسان‌ مي‌باشد. تلخ‌ترين‌ انتقادهابر اين‌ باور است‌ كه‌ هوش‌مصنوعي‌، توهين‌ آشكار به‌ گوهر طبيعت‌ و نقش‌ انسان‌ است‌.
 

هوش مصنوعي چيست؟ تلاش‌ در راه‌ برخوردار نمودن‌ رايانه‌ از توانائيهاي‌ شناخت‌ وتقليد جنبه‌هاي‌ هوشي‌ انسان‌ از دهه‌ 1950 ميلادي‌ آغاز شده‌ است‌.در سال‌ 1956 ميلادي‌، گروهي‌ از دانشمندان‌ از جمله‌ ماروين‌مينسكي‌(2) (از دانشگاه‌ فني‌ ماساچوست‌)، كلود شانن(3) (ازآزمايشگاه‌ نامدار بل‌) و جان‌ مك‌كارتي‌(4) (از دانشگاه‌ دارت‌موت‌(همايش‌ در دارت‌ موت‌ (5)كانادا برگزار نمودند تا در اين‌زمينه‌ به‌ گفتگو بپردازند. جان‌ مك‌ كارتي‌ دانشيار كرسي‌ رياضي‌دانشگاه‌ و ميزبان‌ همايش‌، عنوان‌ پهوش‌ مصنوعي‌) را بر اين‌ نشست‌نهاد.از آن‌ زمان‌ تاكنون‌ ميان‌ دانشمندان‌ و خبرگان‌ آگاه‌ همچنان‌بحث‌ در مفهوم‌ هوش‌ مصنوعي‌ جريان‌ دارد.

هوش‌ مصنوعي‌ را كوششهايي‌ تعريف‌ مي‌كنند كه‌ در پي‌ ساختن‌نظامهاي‌ رايانه‌اي‌ )سخت‌افزار و نرم‌افزار) است‌ كه‌ رفتاري‌ انسان‌ وارداشته‌ باشند. چنين‌ نظامهايي‌ توان‌ يادگيري‌ زبانهاي‌ طبيعي‌، انجام‌وظيفه‌هاي‌ انساني‌ به‌ صورت‌ آدمواره‌ (ربات‌) و رقابت‌ با خبرگي‌ و توان‌تصميم‌گيري‌ انسان‌ را دارند.

يك‌ سيستم‌ هوش‌ مصنوعي‌ به‌ راستي‌ (نه‌ مصنوعي‌ (و )نه‌هوشمند (است‌. بلكه‌ دستگاهي‌ است‌ هدف‌گرا كه‌ مشكل‌ را به‌ روش‌ مصنوعي‌ حل‌مي‌كند اين‌ سيستم‌ها بر پايه‌ دانش‌، تجربه‌ و الگوهاي‌ استدلايي‌ انسان‌بوجود آمده‌اند.

سيستم‌هاي‌ هوش‌ مصنوعي‌ مانند كتاب‌ با ديگر آثار فكري‌ انسان‌مي‌باشند، تا زماني‌ كه‌ نوشته‌ نشوند معلوماتي‌ در خود ندارند. پس‌ از آماده‌شدن‌ نيز نمي‌توانند چيزي‌ تازه‌ بسازند و يا راه‌حل‌ نويني‌ ابداع‌ كنند.سيستم‌هاي‌ هوشمند، تنها و توانايي‌هاي‌ كارشناسان‌ را بالا مي‌برند وهرگز نمي‌توانند جانشين‌ آنها شوند. اين‌ سيستم‌ها فاقد عقل‌ سليم‌ هستند.

هوش مصنوعي و هوش انساني براي‌ شناخت‌ هوش‌ مصنوعي‌ شايسته‌ است‌ تا تفاوت‌ آن‌ را با هوش‌انساني‌ به‌ خوبي‌ بدانيم‌. مغز انسان‌ از ميلياردها سلول‌ يا رشته‌ عصبي‌درست‌ شده‌ است‌ و اين‌ سلول‌ها به‌ صورت‌ پيچيده‌اي‌ به‌ يكديگرمتصل‌اند. شبيه‌سازي‌ مغز انسان‌ مي‌تواند از طريق‌ سخت‌افزار يا نرم‌افزارانجام‌ گيرد. تحقيقات‌ اوليه‌ نشان‌ داده‌ است‌ شبيه‌سازي‌ مغز، كاري‌مكانيكي‌ و ساده‌ مي‌باشد. براي‌ مثال‌، يك‌ كرم‌ داراي‌ چند شبكه‌ عصبي‌است‌. يك‌ حشره‌ حدود يك‌ ميليون‌ رشته‌ عصبي‌ دارد و مغز انسان‌ ازهزار ميليارد رشته‌ عصبي‌ درست‌ شده‌ است‌. با تمركز و اتصال‌ رشته‌هاي‌عصبي‌ مصنوعي‌ مي‌توان‌ واحد هوش‌ مصنوعي‌ را درست‌ كرد.

هوش‌ انساني‌ بسيار پيچيده‌تر و گسترده‌تر از سيستم‌هاي‌ رايانه‌اي‌است‌ و توانمنديهاي‌ برجسته‌اي‌ مانند: استدلال‌، رفتار، مقايسه‌، آفرينش‌و بكار بستن‌ مفهومها را دارد.

هوش‌ انساني‌ توان‌ ايجاد ارتباط ميان‌ موضوع‌ها و قياس‌ ونمونه‌ سازيهاي‌ تازه‌ را دارد. انسان‌ همواره‌ قانون‌هاي‌ تازه‌اي‌ مي‌سازد و ياقانون‌ پيشين‌ را در موارد تازه‌ بكار مي‌گيرد. توانايي‌ بشر در ايجادمفهوم‌هاي‌ گوناگون‌ در دنياي‌ پيرامون‌ خود، از ويژگي‌هاي‌ ديگر اوست‌.مفهوم‌هاي‌ گسترده‌اي‌ همچون‌ روابط علت‌ و معلولي‌، رمان‌ و يامفهوم‌هاي‌ ساده‌تري‌ مانند گزينش‌ وعده‌هاي‌ خوراك‌ (صبحانه‌، ناهار وشام) را انسان‌ ايجاد كرده‌ است‌. انديشيدن‌ در اين‌ مفهوم‌ها و بكاربستن‌آنها، ويژه‌ رفتار هوشمندانه‌ انسان‌ است‌.

هوش‌ مصنوعي‌ در پي‌ ساخت‌ دستگاههايي‌ است‌ كه‌ بتوانندتوانمندهاي‌ ياد شده‌ (استدلال‌، رفتار، مقايسه‌ و مفهوم‌ آفريني‌) را از خودبروز دهند. آنچه‌ تاكنون‌ ساخته‌ شده‌ نتوانسته‌ است‌ خود را به‌ اين‌ پايه‌برساند، هر چند سودمندي‌هاي‌ فراواني‌ به‌ بار آورده‌ است‌.

نكته‌ آخر اينكه‌، يكي‌ از علل‌ رويارويي‌ با مقوله‌ هوش‌ مصنوعي‌،ناشي‌ از نام‌گذاري‌ نامناسب‌ آن‌ مي‌باشد. چنانچه‌ جان‌ مك‌كارتي‌ در سال‌1956 ميلادي‌ آن‌ را چيزي‌ مانند «برنامه‌ريزي‌ پيشرفته‌» ناميده‌ بود شايد جنگ‌ و جدلي‌ در پيرامون‌ آن‌ رخ‌ نمي‌داد.
 

شاخه هاي هوش مصنوعي هوش‌ مصنوعي‌ به‌ تعدادي‌ ميدانهاي‌ فرعي‌ تقسيم‌ شده‌ است‌ و سعي‌دارد تا سيستم‌ها و روشهايي‌ را ايجاد كند كه‌ بطور تقليدي‌ مانند هوش‌ ومنطق‌ تصميم‌گيرندگان‌ عمل‌ نمايد.

سه‌ شاخه‌ اصلي‌ هوش‌ مصنوعي‌ عبارتند از: سيستم‌هاي‌خبره‌(ES)(6)، آدمواره‌ها(7) و پردازش‌ زبان‌ طبيعي‌ (8) كه‌ در زير به‌صورت‌ تصويري‌ نشان‌ داده‌ شده‌ است‌.

هوش‌ مصنوعي‌ در يك‌ نگاه

سيستم هاي خبره 

سيستم‌هاي‌ خبره‌، برنامه‌هاي‌ كاميپوتري‌ هوشمندي‌ هستند كه‌ دانش‌و روشهاي‌ استنباط و استنتاج‌ را بكار مي‌گيرند تا مسائلي‌ را حل‌ كنند كه‌براي‌ حل‌ آن‌ها به‌ مهارت‌ انساني‌ نياز است‌.

سيستم‌هاي‌ خبره‌ كاربر را قادر به‌ مشاوره‌ با سيستم‌هاي‌ كامپيوتري‌در مورد يك‌ مسئله‌ و يافتن‌ دلايل‌ بروز مسئله‌ و راه‌حل‌هاي‌ آن‌ مي‌كند.در اين‌ حالات‌ مجموعه‌ سخت‌افزار و نرم‌افزار تشكيل‌ دهنده‌ سيستم‌خبره‌، مانند فرد خبره‌ اقدام‌ به‌ طرح‌ سئوالات‌ مختلف‌ و دريافت‌پاسخ‌هاي‌ كاربر، مراجعه‌ به‌ پايگاه‌ دانش‌ (تجربيات‌ قبلي‌) و استفاده‌ ازيك‌ روش‌ منطقي‌ براي‌ نتيجه‌گيري‌ و نهايتا ارائه‌ راه‌حل‌ مي‌نمايد.همچنين‌ سيستم‌ خبره‌ قادر به‌ شرح‌ مراحل‌ نتيجه‌گيري‌ خود تا رسيدن‌ به‌هدف‌)چگونگي‌ نتيجه‌گيري‌(و دليل‌ مطرح‌ شدن‌ يك‌ سئوال‌ اجرايي‌)روش‌ حركت‌ تا رسيدن‌ به‌ هدف‌(خواهد بود.

سيستم‌هاي‌ خبره‌ برخلاف‌ سيستم‌هاي‌ اطلاعاتي‌ كه‌ بر روي‌ داده‌ها(Data) عمل‌ مي‌كنند، بر دانش‌ (Knowledge) متمركز شده‌ است‌. همچنين‌ دريك‌ فرآيند نتيجه‌گيري‌، قادر به‌ استفاده‌ از انواع‌ مختلف‌ داده‌ها )عددي‌Digital، نمادي‌ Symbolic و مقايسه‌اي‌ Analoge( مي‌باشند. يكي‌ ديگر ازمشخصات‌ اين‌ سيستم‌ها استفاده‌ از روشهاي‌ ابتكاري‌ (Heuristic) به‌ جاي‌روشهاي‌ الگوريتمي‌ مي‌باشد. اين‌ توانايي‌ باعث‌ قرار گرفتن‌ محدودوسيعي‌ از كاربردها در برد عملياتي‌ سيستم‌هاي‌ خبره‌ مي‌شود. فرآيندنتيجه‌گيري‌ در سيستم‌هاي‌ خبره‌ بر روشهاي‌ استقرايي‌ و قياسي‌ پايه‌گذاري‌شده‌ است‌. از طرف‌ ديگر اين‌ سيستم‌ها مي‌توانند دلايل‌ خود در رسيدن‌به‌ يك‌ نتيجه‌گيري‌ خاص‌ و يا جهت‌ و مسير حركت‌ خود به‌ سوي‌ هدف‌را شرح‌ دهند. با توجه‌ به‌ توانايي‌ اين‌ سيستم‌ها در كار در شرايط فقدان‌اطلاعات‌ كامل‌ و يا درجات‌ مختلف‌ اطمينان‌ در پاسخ‌ به‌ سئوالات‌ مطرح‌شده‌، سيستم‌هاي‌ خبره‌ نماد مناسبي‌ براي‌ كار در شرايط عدم‌ اطمينان‌(Uncertainty) و يا محيطهاي‌ چند وجهي‌ مي‌باشند.

مزاياي سيستم هاي خبره 

مزاياي‌ سيستم‌هاي‌ خبره‌ را مي‌توان‌ به‌ صورت‌ زير دسته‌بندي‌ كرد:

1-افزايش قابليت‌ دسترسي‌: تجربيات‌ بسياري‌ از طريق‌ كامپيوتر دراختيار قرار مي‌گيرد و به‌ طور ساده‌تر مي‌توان‌ گفت‌ يك‌ سيستم‌ خبره‌،توليد انبوه‌ تجربيات‌ است‌.

2-كاهش‌هزينه‌:هزينه‌كسب‌تجربه‌براي‌كاربربه‌طورزيادي‌كاهش‌مي‌يابد.

3-كاهش‌ خطر: سيستم‌ خبره‌ مي‌تواند در محيطهايي‌ كه‌ ممكن‌ است‌براي‌ انسان‌ سخت‌ و خطرناك‌ باشد نيز بكار رود.

4-دائمي‌ بودن‌: سيستم‌هاي‌ خبره‌ دائمي‌ و پايدار هستند. بعبارتي‌ مانندانسان‌ها نمي‌ميرند و فنا ناپذيرند.

5-تجربيات‌ چندگانه‌: يك‌ سيستم‌ خبره‌ مي‌تواند مجموع‌ تجربيات‌ وآگاهي‌هاي‌ چندين‌ فرد خبره‌ باشد.

6-افزايش‌ قابليت‌ اطمينان‌: سيستم‌هاي‌ خبره‌ هيچ‌ وقت‌ خسته‌ وبيمار نمي‌شوند، اعتصاب‌ نمي‌كنند و يا عليه‌ مديرشان‌ توطئه‌ نمي‌كنند، درصورتي‌ كه‌ اغلب‌ در افراد خبره‌ چنين‌ حالاتي‌ پديد مي‌آيد.

7-قدرت‌ تبيين‌ (Explanation): يك‌ سيستم‌ خبره‌ مي‌تواند مسير و مراحل‌استدلالي‌ منتهي‌ شده‌ به‌ نتيجه‌گيري‌ را تشريح‌ نمايد. اما افراد خبره‌ اغلب‌اوقات‌ بدلايل‌ مختلف‌ (خستگي‌، عدم‌ تمايل‌ و…) نمي‌توانند اين‌ عمل‌ رادر زمانهاي‌ تصميم‌گيري‌ انجام‌ دهند. اين‌ قابليت‌، اطمينان‌ شما را در موردصحيح‌ بودن‌ تصميم‌گيري‌ افزايش‌ مي‌دهد.

8-پاسخ‌دهي‌سريع‌:سيستم‌هاي‌خبره‌،سريع‌ودراسرع‌وقت‌جواب‌مي‌دهند.

9-پاسخ‌دهي‌ در همه‌ حالات‌: در مواقع‌ اضطراري‌ و مورد نياز،ممكن‌ است‌ يك‌ فرد خبره‌ بخاطر فشار روحي‌ و يا عوامل‌ ديگر، صحيح‌تصميم‌گيري‌ نكند ولي‌ سيستم‌ خبره‌ اين‌ معايب‌ را ندارد.

10-پايگاه‌ تجربه‌: سيستم‌ خبره‌ مي‌تواند همانند يك‌ پايگاه‌ تجربه‌عمل‌ كند وانبوهي‌ از تجربيات‌ را در دسترس‌ قرار دهد.

11-آموزش‌ كاربر: سيستم‌ خبره‌ مي‌تواند همانند يك‌ خودآموز هوش‌(Intelligent Tutor) عمل‌ كند. بدين‌ صورت‌ كه‌ مثالهايي‌ را به‌ سيستم‌ خبره‌مي‌دهند و روش‌ استدلال‌ سيستم‌ را از آن‌ مي‌خواهند.

12-سهولت‌ انتقال‌ دانش‌: يكي‌ از مهمترين‌ مزاياي‌ سيستم‌ خبره‌،سهولت‌ انتقال‌ آن‌ به‌ مكان‌هاي‌ جغرافيايي‌ گوناگون‌ است‌. اين‌ امر براي‌توسعه‌كشورهايي‌كه‌ استطاعت‌ خريد دانش‌ متخصصان‌راندارند،مهم‌است‌. 
ادمواره ها 

كلمه‌ آدمواره‌ (ربات)بعد از به‌ صحنه‌ درآمدن‌ يك‌ نمايش‌ در سال‌1920 ميلادي‌ در فرانسه‌ متداول‌ و مشهور گرديد. در اين‌ نمايش‌ كه‌ اثر«كارل‌ كپك‌» بود، موجودات‌ مصنوعي‌ شبيه‌ انسان‌، وابستگي‌ شديدي‌نسبت‌ به‌ اربابان‌ خويش‌ از خود نشان‌ مي‌دادند. اين‌ موجودات‌ مصنوعي‌شبيه‌ انسان‌ در آن‌ نمايش‌، آدمواره‌ نام‌ داشتند(9).

در حال‌ حاضر آدمواره‌هايي‌ را كه‌ در شاخه‌هاي‌ مختلف‌ صنايع‌ مورداستفاده‌ مي‌باشند، مي‌توان‌ به‌ عنوان‌ «ماشين‌هاي‌ مدرن‌، خودكار، قابل‌هدايت‌ و برنامه‌ريزي‌»تعريف‌ كرد. اين‌ آدمواره‌ها قادرند در محل‌هاي‌متفاوت‌ خطوط توليد، به‌ طور خودكار، وظايف‌ گوناگون‌ توليدي‌ را تحت‌يك‌ برنامه‌ از پيش‌ نوشته‌ شده‌ انجام‌ دهند. گاهي‌ ممكن‌ است‌ يك‌آدمواره‌، جاي‌ اپراتور در خط توليد بگيرد و زماني‌ اين‌ امكان‌ هم‌ وجوددار كه‌ يك‌ كار مشكل‌ و يا خطرناك‌ به‌ عهده‌ آدمواره‌ واگذار شود.همانطور كه‌ يك‌ آدمواره‌ مي‌تواند به‌ صورت‌ منفرد يا مستقل‌ به‌ كاربپردازد، اين‌ احتمال‌ نيز وجود دارد كه‌ چند آدمواره‌ به‌ صورت‌ جمعي‌ و به‌شكل‌ رايانه‌اي‌ در خط توليد به‌ كار گرفته‌ شوند.

آدمواره‌ها عموماً داراي‌ ابزار و آلاتي‌ هستند كه‌ به‌ وسيله‌ آنهامي‌توانند شرايط محيط را دريابند.اين‌ آلات‌ و ابزار «حس‌ كننده‌»(10)نام‌ دارند، آدمواره‌ها مي‌توانند در چارچوب‌ برنامه‌ اصلي‌ خود، برنامه‌هاي‌جديد عملياتي‌ توليد نمايند. اين‌ آدمواره‌ها داراي‌ سيستم‌هاي‌ كنترل‌ وهدايت‌ خودكار هستند.

آدمواره‌هاي‌ صنايع‌ علاوه‌ بر اين‌ كه‌ داراي‌ راندمان‌، سرعت‌، دقت‌ وكيفيت‌ بالاي‌ عملياتي‌ مي‌باشند، از ويژگي‌هاي‌ زير نيز برخوردارند:

1-بسياري‌ از عمليات‌ طاقت‌ فرسا و غيرقابل‌ انجام‌ توسط متصديان‌ رامي‌توانند انجام‌ دهند.

2-آنها، برخلاف‌ عامل‌ انساني‌ يعني‌ متصدي‌ خط توليد، قادر هستند سه‌شيفت‌ به‌ كار بپردازند و در اين‌ خصوص‌ نه‌ منع‌ قانوني‌ وجود دارد و نه‌محدوديت‌هاي‌ فيزيولوژيكي‌ نيروي‌ كار.

3-هزينه‌هاي‌ مربوط به‌ جلوگيري‌ از آلودگي‌ صوتي‌، تعديل‌ هوا و فراهم‌آوردن‌ روشنايي‌ لازم‌ براي‌ خط توليد، ديگر بر واحد توليد تحميل‌نخواهد شد.

4-براي‌ اضافه‌ كاري‌ اين‌ آدمواره‌ها، هزينه‌ اضافي‌ پرداخت‌ نمي‌شود.حق‌ بيمه‌، حق‌ مسكن‌ و هزينه‌ اياب‌ و ذهاب‌ پرداخت‌ نمي‌شود. احتياج‌ به‌افزايش‌ حقوق‌ ندارند و هزينه‌اين‌ نيز از بابت‌ بهداشت‌ و درمان‌ بر واحدتوليدي‌ تحميل‌ نمي‌كنند.

ويژگي‌هاي‌ ذكر شده‌ سبب‌ مي‌شوند كه‌ سهم‌ هزينه‌ كار مستقيم‌ نيروي‌انساني‌ در هزينه‌ محصولات‌ توليدي‌، واحدهاي‌ توليدي‌ كاهش‌ پيداكند.(11)

پردازش زبان هاي طبيعي 

پردازش‌ زبان‌هاي‌ طبيعي‌ بعنوان‌ زيرمجموعه‌اي‌ از هوش‌ مصنوعي‌،مي‌تواند توصيه‌ها و بيانات‌ را با استفاده‌ از زباني‌ كه‌ شما به‌ طور طبيعي‌ درمكالمات‌ روزمره‌ بكار مي‌بريد، بفهمد و مورد پردازش‌ قرار دهد. به‌ طوركلي‌ نحوه‌ كار اين‌ شاخه‌ از هوش‌ مصنوعي‌ اين‌ است‌ كه‌ زبانهاي‌ طبيعي‌انسان‌ را تقليد مي‌كند. در اين‌ ميان‌، پيچيدگي‌ انسان‌ از بعد روانشناسي‌ برروي‌ ارتباط متعامل‌ تاثير مي‌گذارد.

در پردازش‌ زبانهاي‌ طبيعي‌، انسان‌ و كامپيوتر ارتباطي‌ كاملا نزديك‌با يكديگر دارند. كامپيوتراز لحاظ رواني در مغز انسان جاي داده مي شود. بدين ترتيب يك سيستم خلاق شكل مي گيرد كه انسان نقش سازمان دهنده اصلي آن را برعهاده دارد. اگر چه هنوز موانع روانشناختي و زبانشناختي بسياري بر سر راه سبستمهاي محاوره اي وجود دارد. اما چشم اندهزهاي پيشرفت آنها يقيناً نويدبخش است. در حقيقت، توقعات يكسان از محاوره انسان- ماشني و محاوره انسان- انسان، معقول نيست.

بدين‌ ترتيب‌ سئوالاتي‌ نظير اينكه‌ هوش‌ مصنوعي‌ چيست‌، تفاوت‌هوش‌ مصنوعي‌ و هوش‌ طبيعي‌ (انساني‌) در چيست‌، شاخه‌هاي‌ عمده‌هوش‌ مصنوعي‌ كدامند؟ و نهايتاً جزاي‌ هوش‌ مصنوعي‌ مشخص‌ شد. دربخش‌ دوم‌، مي‌توان‌ كاربردهاي‌ هوش‌ مصنوعي‌ در صنايع‌ و مؤسسات‌توليدي‌، بخصوص‌ در زمينه‌ سيستم‌هاي‌ خبره‌ و آدمواره‌ها را مورد مطالعه‌و تجزيه‌ و تحليل‌ قرار داد.