Agrokruh nezávislý na el. síti

[Kipos]

Založij jsem tuhle diskuzi, aby jsme našli řešení jak realizovat tento systém aby byl použitelný v oblastech nedostupných k el. energii. Myšlenka a konečná realizace by mohla dosti změnit přístupu k plodinám v oblastech s problémy s nedostatkem jídla. Rád bych si zorganizoval team lidí kteří by mi v tom pomáhali. Dalším krokem bych chtěl zajistit finance na realizaci charitativní cestou, za pomocí o.p.s Lidé lidem - People to people.

[luger.205]

To je výborný nápad. Jsem schopen vytvořit programovatelné elektronické řízení provozu jednotky a navrhnout jeho logiku.

[MatoChan]

Líbí se mi ta technologie i tvá myšlenka. Jen bych se chtěl nejdříve zamyslet nad tím proč to tak už nefunguje dávno. Už je to pár let, kdy jsem se zamýšlel na problémy třetího světa. Vždyť už dávno existuje přísloví o tom, že je lepší naučit hladovějícího rybařit, nežli mu dát rybu. Zajímal jsem se o to, proč už dávno nenaučili ty hladovějící si nějaké plodiny vypěstovat. Má to několik důvodů:
1. Humanitární dodávky jsou hezké gesto. Vlády a humanitární organizace se tím chlubí. Bohužel to problém řeší jen na krátkou dobu. To je vhodné na dočasné překlenutí nedostatku, ale ne na kontinuální stav.
2. Vlády a korporace, které produkují plodiny, tímto gestem vytvářejí uměl nedostatek a regulují tak tržní cenu. Je to stejný princip, jako z jídla vyrábět palivo. Regulace na etanol v benzínu zvýšilo cenu obilí. Odeslání potravin do třetího světa změní cenu u nás.
3. Příjemci takových darů jsou na dodávkách závisí a tím ovladatelní.
4. Je to v podstatě dost nechutný způsob ekonomické genocidy maskující se za lidskost.
5. Na druhou stranu je to pro příjemce pohodlnější, bez práce, a za to jsou ochotní se vzdát i svobody. Vysvětlit jim, že technologie jim přivede samostatnost, a samostatnost jim přivede svobodu, to bude těžké. Taky jsme si mysleli, že to s námi Američani myslí dobře, no a oni nás přišli jen zadlužit.... v podstatě celý svět.

No a teď od politiky k technologii agrokruhu. Líbí se mi to jako skvělá myšlenka. Je to použitelné na střední úroveň zemědělství. Je to něco mezi rotovátorem a traktorem. Líbí se mi ta nezávislost na ropě, v rámci možností, protože stoprocentní nezávislost nebude nikdy(dokud budeme mít kde brát). Agrokruh je zajímavě jednoduchý, jen to nezbavuje zemědělce práce. Těch 100 člověkohodin na jeden kruh a sezonu na tom nechá. Je také potřeba mít znalosti o plodinách a pěstování, hnojení, škůdcích... Není to pro každého. Pro domácí pěstování je to o klasice a ve velkým se to nevyplatí, dokud bude ropa levnější než pitná voda.

K technologii: Slíbil jsem ti několik prvních myšlenek, jak to dělat bez zdroje elektřiny :
Napadlo mě něco mechanického. Něco na vzdušný pohon, něco jako turbína, např. http://www.youtube.com/watch?v=sOagiPQ79Go , která je nezávislá na směru větru. Dále by to muselo mít nějaký kondenzátor mechanické energie, na což by se v pohodě mohla použít listová pružina. Všichni si vzpomínáme na auto na klíček. No, ta turbína a péro by mohly být ve středové části osy. Jen by to chtělo spočítat potřebnou velikost lopatek, převodů pro nátah, převodů pro pohon zařízení. Kdyby to bylo o dost větší, mohlo by to být i v podzemí. No a takový akumulátor mechanické energie by mohl běžet neustále a jednou za čas tu akumulovanou energii použít na pohon kruhu. Zkusím se nad tím zamyslet. No tak můžeme to zkusit spočítat, navrhnout a třeba i sestrojit.

Teď jsem si uvědomil, že je to ta technologie, kterou požíval Costner k pohybu lodi ve filmu Vodní svět.

luger.205: Jsem kybernetik, ale řídicí systém bych na toto nepoužil. Jsem pro co nejprimitivnější funkční řešení.

[luger.205]

Jsem rád, že tu máme vzdělaného odborníka z ČVUT
S Tvými body uvedenými na začátku příspěvku zcela souhlasím. Nejsem ale toho názoru, že je nejproduktivnější čistě mechanické řešení, jakkoliv bych tak nádherný stroj chtěl obdivovat v provozu. Jsem zastáncem elektrického pohonu a řízení z následujících důvodů:

- mechanické řešení vyžaduje sběr energie v místě agrojednotky - vyžaduje tedy najít vhodné místo jak z hlediska výnosnosti plodin, tak z hlediska podmínek pro sběr energie (el. energii lze přenášet na velké vzdálenosti)
- kondenzace energie je omezená, limitovaná např. tou pružinou (i když toto by problém nebyl, jelikož by pružina akumulovala dostatek energie pro jeden fukční cyklus, jestli to správně chápu)
- ovládání, časování spouštění by pravděpodobně vyžadovalo obsluhu, nedokážu si představit mechanický programovatelný způsob časování

Myslím si, že v dnešní, technologicky poměrně pokročilé době, bychom se mohli držet elektroniky a elektriky. Poskytují mnoho výhod především zhlediska řízení. Navíc pokud sáhneme po transformaci přírodních obnovitelných tdrojů do elektrické energie (větrné elektrárny apod), máme neomezený zdroj, který (když pomineme počáteční investici) je zadarmo.

Proti čistě mechanickému řešení nejsem, uvědomuji si váhu výhod, spojených s nezávislostí na elektřině, jen bude třeba adresovat ty nevýhody oproti elektrickému řešení.

Ještě bych rád dodal, že v severní americe jsou agrokruhy zavedené a směle jsou už několik let používány.

[Kipos]

Super, že Vás to zaujalo. Jsem si taky vědom toho jak je to nastavené ve světě, ale přesto, že si USA naučila lidi na dodávky jídel umírají stále. Protože né ve všech oblastech tohle probíhá. Jsou oblasti kde není téměř žádná humanitarní pomoc nebo nestačí pokrývat spotřebu. Jsem si jistý, že aby uživili své děti a nekoukali na to jak umírají by se spousta lidí přizpůspilo novému systému, který bysme jim nabídli. Jsou jistě místa kde by za takové možnosti a takovou techniku dali vše.
Jestli se to bude řešit mechanicky nebo elektricky je důležité rozhodnout hned na začátku. Zkuste se oba zamyslet a navrhnout to tak jak byste si představovali, pak bysme určitě našli společné řešení které by bylo co nejjednodušší a zároveň nejšetrnější k životnímu prostředí. Dalším důležitým faktorem je to udělat tak aby funkčnost byla co nejdelší horizontálně v rámci desítek let.

Závěrem bych chtěl říci že si myslím že je to hlavně cesta jak tohle hnutí presentovat ve světě v globální míře. Protože tahle problematika tu je tak dlouho a každý o ní ví. Kdybysme ukázali, že jsme našli řešení aspoň částečné a realizovali ho, strhlo by to lidi hlavně o zájem.

[luger.205]

No asi takhle: Pokud je primární záměr používat to v systému projektu Venus, asi by bylo logické jít mou cestou. Pokud se ale bavíme o posílání agrojednotek do afriky apod, potom samozřejmě je lepší čistě mechanické, tudíž nezávislé řešení.

Jedna věc mi ale nejde do hlavy: Jaký přínos by měla tato technologie pro lidi, kteří umírají hladem? Větší, než semena, rýče, hnojiva a školení o pěstování plodin?

Nesnažím se být negativní, jen kritický. Myšlenka je to super.

[Kipos]

Rozdíl vidím v tom, že i kdyby pěstovali plodiny rýčem a motykou pěstovali by pár procent toho co by jim umožnil agrokruh. A další věc, která se zdá sice zcestná, ale je velice logická a vědecká je, že při ručním pěstování kdy by jen oral splálí člověk tolik energie, že by ji dohnal opět jen z jídla. Jsme taky jen "stroje". Byl by to princip vytloukání klínu klínem.
Jinak já bych se nepřikládal k názoru že je mechanizace jepší, já vidím spíš taky alektrickou energii z obnovitelnych zdrojů jako schůdnější. U mechanizace opět musí člověk vydávat nějakou energii u elektriky je energie využívána z jiného zdroje.

[luger.205]

No ne tak to mechanické řešení by bylo poháněno akumulovanou větrnou energií. Elektřinu musíš taky nějak vyrobit, v tom není rozdíl. Jediný rozdíl je v tom, že elektřinu můžeš koupit, nebo si jí můžeš vyrobit jinde, než v místě instalace agrokruhu. A chtěl bych vidět, jak dlouho by v té africké vesnici vydržel solární panel, nebo větrná elektrárna...

[Kipos]

Nemám vzdělání v tomto oboru abych byl schopný něco tak mechaniského sestavit. Proto jsem zavedl tuhle debatu a myšlenku abysme dali hlavy dohromady

[luger.205]

No doufám, že to MatoChan rozvine. Na tu mechaniku si taky netroufám...

[MatoChan]

Jo, díky za podporu.

Elektrické řešení je řešení tak na 15let se současnou technikou. Je to dáno ekonomickými vlivy současného monetárního systému, jako je neustálá potřeba po zastarávání a obrátce zboží. Poruchovost je systémově naprogramována. Přesto existují zařízení ze začátku minulého století, které fungují ještě dnes, jako jsou první vodní elektrárničky, výtahy dolů a podobně. Tato zařízení byla designována na to, že vydrží 100 i více let. Proto jsem pro čistě mechanické řešení, maximálně s využitím jednoduchých elektrických strojů. Finální zařízení by mělo být jednoduché, robustní a s minimální potřebou údržby.
Obecně mě nejvíce nadchla myšlenka http://longnow.org/ k vytvoření strojů, které budou fungovat i 10000 let.

Máte pravdu, že pěstování za pomoci základních nástrojů spotřebuje hodně lidské energie. Někde v dokumentech, které jsem v poslední době shlédl, je uvedeno, že zemědělec používající původní technologie 19.století je schopen uživit čtyři lidi. Naproti tomu jeden člověk v moderním zemědělském průmyslu v současnosti dokáže uživit 200 lidí, ale za vysoké energetické náročnosti pocházející převážně z fosilních paliv. Bylance je fakt špatná, snad 2000 kJ v potravinách na 10000 kJ ropy. Agrokruh by měl být někde uprostřed. Za skvělé bych považoval produkci jídla pro 30lidí na jednoho zemědělce. Pokud by to bylo nezávislé na jiných energetických zdrojích, to by bylo super.

K technologii: Nemám žádné speciální znalosti mechaniky a materiálů. Zprvu musím říct, že bych bych raději, kdyby se této myšlenky chytl nějaký strojař,třeba student VŠ, a zkusil něco takového navrhnout. Jsem ale flexibilní a dokážu se sebevzdělávat i v jiných oborech, když to nepůjde jinak.
Udělal jsem několik základních propočtů. Aby stroj mohl fungovat 4,5h s 1,5kW výkonem, potřebuje 6,75kWh energie, Zaokrouhleme to na 10kWh. Dejme tomu, že by jsme ho potřebovali v chodu jednou za týden (to by chtělo ověřit). Když propočteme, že vítr fouká polovinu doby (může se lišit podle oblasti), potřebujeme, aby se
dokázal "natáhnout" do cca 100h. Zaokrouhluji, aby se to líp počítalo. To znamená, že výkon VAWT by musel být 100W, což je celkem reálná hodnota, které by mělo jít celkem snadno dosáhnout.
Konstrukce mechanismu bude asi složitá. Vůbec si nedokážu představit, jak velký by musel být na těch 10kWh. Bude potřeba navrhnout pružinu včetně materiálu, ochranu proti "přetažení" pružiny, nátahový mechanizmus, mechanismus řízení výstupního výkonu. Největší problém je s tím, že pružina nemá konstantní sílu, ale je závislá na nátahu. Zde by se hodil nějaký způsob linearizace. Nevím, jestli tohle někdo v minulosti už řešil. Napadl mě i jiný způsob ukládání do nějakého lineárního zdroje jako je zavěšené závaží, ale to by muselo být opravdu hodně těžké, nebo vysoké k uložení takového množství energie. Např. 10kWh = 36MJ = 1tunové závaží(10kN) na 3600metrů vertikální dráze. To je dosti nereálné. Obávám se o to, jestli je reálná i ta pružina. To by chtělo prověřit. ...Alespoň jsem si teď uvědomil, jak levnou energii dnes máme.

Co vy na to?

[luger.205]

Je třeba si také uvědomit, že takový šestiradlicový pluh dnes tahají 400 kW traktory... V případě použití jen jedné radlice ve spirále s dobrým převodováním odhaduji, že budeme potřebovat minimálně 20-30kW (výkon slabšího auta). To je 2-3x víc, než s kolika jsi počítal.

S tou cyklickou spotřebou máš pravdu, ale tady se jedná o náš vlastní design a my nemáme zájem dělat něco se zkrácenou životností. Co se týče elektroniky a elektrické instalace, není problém vytvořit takovou, která vydrží. Stačí se zamyslet a podrobit nápady testům.

Mechanice a fyzice evidentně rozumíš, jen škoda, že nemáme dostatečné vzdělání pro výpočty návrh konkrétních mechanických řešení.

Ta nelinearita pružiny by byla dost velkým problémem... Buďto by musela být navržená s velkou rezervou, nebo by těch pružin muselo být víc. Ale popravdě si ten pohonný rotor nedokážu představit, když si uvědomím, kolik výkonu je potřeba. Jedině ten větrnný pohon skombinovat třeba s vodou apod...

Elektřina má přeci jen větší "sílu" a její uskladnění je jednoduché a lineární. Navíc lze v případě elektronického řízení aplikovat různé kontrolní mechanismy, aby vše fungovalo, jak má. V případě čistě mechanického řešení by mohlo docházet k omylům.

Například:
Orba, mechanické řešení má naprogramovaný čas potřebný k dokončení cyklu orby. Představ si ale, že radlice narazí na kamen, nebo na kořen... Čistě mechanický kontrolní mechanismus, který by si všimnul, že se radlice zastavila a aplikoval nápravné opatření např. v podobě zdvihnutí radlice nad zem, posunutí o kus dál a pokračování v orbě, by byl velice složitý. Plně funkční mechanické řešení by bylo příliš složité a tedy náchylné k poruchám.

Naproti tomu naprogramování logiky do obslužného procesoru je jednoduché a procesor se o nápravu postará sám. Proto jsme na elektroniku jako civilizace přešli. Dokáže totiž být chytrá. To, že firmy to naschvál dělají nekvalitně, je věc jiná a nesouvisí s tím.

Elektrické řešení by se dalo sestavit z jich existujících komponent, poměrně levně a hlavně jednoduše. Napájecí modul, obslužný modul a pohon s mechanikou. Elektromotor, pár serv, čerpadýlko, secí a postřikovací prvky, velmi jednoduchý robot.

[MatoChan]

Jo, robot by mohl fungovat dobře. Jen podotýkám, že není levný, není jednoduše opravitelný. K řešení robotem můžu také přispět, páč je to můj hlavní obor zájmu, který jsem vystudoval a mám i několik let každodenní praxe.

Co se týká vody, to mě napadlo také, ale té vody by muselo být sakra hodně.

Co se týká zkrutné pružiny, pustil jsem to do hlavy a nechal chvilku šrotovat. Nemusel být to být takový problém s nelinearitou. Moment síly zatížení nástrojem je také nelineární. Pro stejnou sílu je potřeba větší moment pro pohyb na vnější straně kruhu než blízko středu. Aby došlo k vyrovnání muselo by se jet po spirále z vnějšku do středu kruhu, protože ze začátku má pružina největší moment, no a ten je zrovna potřeba nejdále od středu. Pohybu po spirále se dá dosáhnout velice jednoduše, kdy nástroj na řetězu se posouvá na nosníku směrem ke středu s každou otáčkou o obvod pevně upevněného ozubeného kola umístěného ve středu kruhu. Tím pádem není potřeba žádný další motor pro pohyb po nosníku. To vidím jako opravdu výhodu proti obdélníkovému uspořádání.

V odhadech jsem vycházel z dat uveřejněných p.Šlínským. Otázkou je, jestli je opravdu potřeba tolik energie. Co se týká orby, možná by stačil rotovátor. Možná by to stálo za to změřit potřebnou sílu dopředného pohybu všech nástrojů a propočítat potřebnou sílu a moment po celé dráze spirály. Délka dráhy je konstanta při daných rozměrech a převodu. Zkusím se nad tím zamyslet.

Jinak se snažím sehnat nějakou literaturu pro výpočet pružiny. Máte něco? V práci se zkusím kouknout po nějakých tabulkách. Mám ale špatný pocit z odhadovaných rozměrů. No uvidíme.

[luger.205]

Robot
Nemyslím si, že by musel být za každou cenu drahý... Máš s tím zkušenosti, tak máš asi lepší představu, ale já si dokážu představit, že by se to dalo navrhnout s minimálním počtem aktivních součástek.

Řetěz
Jasně, spirála pomocí namotávaného řetězu je super nápad - jen víc takových... A přemýšlels, jakj se bude jezdec vracet na výchozí pozici vně kruhu? To by se musel buď odmotat zpátky, nebo by se musela povolit středová špulka tak, aby se protáčela a jezdec odtlačit ven.

Rotovátor
Nevím, jak je na tom energeticky oproti radlici pluhu, ale logicky by měl být úspornější... ALe to mechanické řešení bych tedy chtěl vidět... Z jedné pružiny pohánět jednak rotaci nožů kultivátoru, jednak rotaci ramene kolem středu hmmmm....

Pružina
Řešení nelinearity pružiny kompenzací opačnou nelinearitou spirály je geniální nápad...

Ale pořád nevidím to mechanické řešení jako schůdné. Jak bys řešil ty pojistné systémy? Nebo třeba případ, kdy pružina kvůli vnějším vlivům nebude stačit na dokončení cyklu? Co zavlažování? To chceš jednou pružinou pohánět 10 různých strojů najednou? Nevídím to...

Dál si předtav, jaký točivý moment musíš vyvinout na nějakém 10 metrovém ramenu, na jehož konci je kultivační jednotka, nebo nedej bože pluh. Představ si například traktor, položený na boku, na jehož kole je tohle rameno upevněné. Traktor, s 400 koňmi pod kapotou - nedokážu si představit, že by s tím pohnul. Pokud ano, tak s ne moc velkou rezervou... A ty to chceš pohánět (promiň mi to označení) pérkem

Jedině točivý moment přenášet na vnější kolo, které má nějvětší páku. Ale pak zase bude potřeba mnoho otáček, čili hodně douhou pružinu.

[MatoChan]

Robot
Základní Motion Controller tak 30.000,- včetně dvou os, k tomu dva servomotory s 1,5kW cca 5.000,- , několik, tak 10 senzorů po 500kč. Nic moc vyhlídky. No a to vůbec nemluvím o mechanice, která by musela být skoro stejná, až na pružinu, no a to nemáš zdroj energie. Neříkám, že by to nešlo, ale vidím to jako z dlouhodobého hlediska nerentabilní.

Řetěz
Myslel jsem to trochu jinak. Myslel jsem, že tam budou dvě ozubená kola, jedno na začátku pevně na ose otáčení a druhé volně otočné na konci ramena, no a mezi nimi natažený řetěz v základní konfiguraci. Když připojíš nástroj na zadní řetěz, bude mí dostředný pohyb, když na přední, tak naopak. Nakonec by stačilo odepnout jezdec, udělaný třeba rychloupínačem, a odvézt nástroj po ramenu ručně, nebo s použitím předního řetězu.

Rotovátor
To by nemusel být problém. Myslel jsem na transmisi zavěšenou pod nosníkem. Na ní volně pohyblivé ozubené kolo, které by pohánělo nástroje. Technologie 19. století. Kdysi to fungovalo jedině takhle. No není to jen pro rotovátor, ale třeba i pro sečku, plečku a pod. Dokonce se mi líbil i zlepšovák p.Šlínského, že po jednom oběhu tam přidá druhý nástroj, který dělá něco jiného na vedlejším řádku. Pak jedou dva za sebou při jednom cyklu.

Pružna
Koukal jsem do strojnických tabulek a nenačetl jsem tam nic použitelného, až tedy na základní vzorečky. Asi by to chtělo použít nějaký křivkový integrál, nebo integraci v polárních souřadnicích. Ale to budu muset oprášit skripta ze sklepa. Už je to víc jak deset let, co jsem to studoval, a od té doby jsem to nepotřeboval. Tady by se fakt hodil nějaký student, který to má ještě v paži.

Výkon
Práce je výkon krát čas. Pokud použiješ menší výkon, potřebuješ ke stejné práci delší čas. Jo, traktorem by jsi ten ar zoral do pár minut, ale holt si budeš muset chvilku počkat na spirálu. Agrokruh má dnes jeden cyklus 4,5h. No tak to bude trvat i dýl. Když to bude kolem 6 hodin, tak v tom nevidím problém.

Technologie
Co se týká technologie, inspiroval bych se v 19. století. To byli opravdu mistři techniky. Z dnešních technologií bych se inspiroval v mechanických hodinkách. To, co bych chtěl navrhnout, jsou v podstatě velké mechanické hodiny se samonátahem.

luger.205> Opozice je potřeba. Dík za ni. Jen bych chtěl od tebe k opozici i návrh řešení, aby jsme se někam posunuli. Těch, co říkají, že to nejde, je všude spousta. Rád bych radši viděl nějakou kreativní ideu, nebo výpočet popírající nebo podporující design. OK?