Суурь машин

Суурь машин гэдэг ойлголтод бэлдцийг багажийн тусламжтайгаар боловсруулах машиныг хэлэх бөгөөд багаж болон бэлдцийн хөдөлгөөнийг машинаар урьдчилан зааж өгсөн байдаг.[1]

Эргүүлэн боловсруулах суурь машин

Суурь машинуудыг боловсруулалтын технологиор нь ангилна. Суурь машин нь ажлын машин бөгөөд багаж, багаж хэрэгсэл, хэмжих хэрэглэл болон шалгах хэрэгслийн хамтаар үйлдвэрлэлийн хэрэгсэлд тооцогддог. Хамгийн чухал суурь машинуудын тоонд эргэх- болон фрезерийн суурь машин, цахилгаанаар уусгах машин, түүнчлэн механикийн шахагч болон алхан машин орно. 

Суурь машинууд нь олон төрөл зориулалтаар байх учраас төрөл бүрийн шалгуураар дотор нь ангилна: үйлдвэрлэх технологиор нь хэлбэржүүлэх болон огтлох, мөн нийлүүлэх машин; автоматжуулалтын зэрэглэлээр нь: энгийн, автомат, CNC машин, боловсруулалтын төв, уян хатан үйлдвэрлэлтийн хорго, уян хатан үйлдвэрлэлтийн систем, уян хатан тээвэрлэлтийн дамжлага болон энгийн тээвэрлэлтийн дамжлага гэх мэт.

Түүхэн араа зорогч суурь машин

Орчин үеийн суурь машинууд нь ихэнхдээ модуль байдлаар хийгдсэн байна. Суурь машины үндсэн эд хэсэгт суурь буюу арал, хөтлүүр, чиглүүлэгч болон удирдлага орно. Цаашлаад суурь машиныг байршуулах фундамент, багаж хадгалагч- болон солигч, багаж хүлээн авагч, бэлдцийг солигч, хэмжилтийн систем болон хангалт- болон зайлуулалтын төхөөрөмжүүд ч бас орно.  

Суурь машины өмнөх үеийн загвар нь магадгүй чулуун зэвсгийн үе байсан гэж үздэг бол орчин үеийн суурь машинууд нь аж үйлдвэрийн хувьсгалын эхэн үест англид бий болсон ба тун удалгүй аж үйлдвэрийн орнуудад ихээр түгэн тархсан байна. Анхандаа хэд хэдэн суурь машинууд ганцхан уурын хөдөлгүүртэй байсан бол 1900 оны үеэс эхлэн машин бүр тус тусдаа өөрийн гэсэн цахилгаан хөдөлгүүртэй болсон байна. 

Тодорхойлолт

Суурь машины тухай олон тодорхойлолт байдаг. Эдгээр нь их бага хэмжээгээр тухайн суурь машиныг ямар суурь машины ангилалд хамааруулж болох ерөнхий мэдээллийг өгдөг.

• Суурь машин гэдэг нь ажлын машин ба энэ машин нь бэлдэц дээр багажийг өөр хооронд нь тодорхой чиглүүлэгчээр нөлөөлнө.[2] Суурь машин нь багаж- болон бэлдцийн гар ажиллагааг орлон, мэдээллийг хүлээн авч боловсруулалт болон буцаан чиглүүлэх үйлдвэрлэлтийн процессыг гүйцэтгэнэ. (өргөтгөл)[3]

Галт тэрэгний дугуйны бэлдцийг давтах
алхан машин (Бохумын холбоо, 2010)

Энэхүү богино тодорхойлолт нь хязгаарлагдмал боловч ойролцоо ажиллагаа бүхий олон суурь машины ерөнхий тодорхойлолт болж чаддаг.[4]

• Суурь машин нь ажлын машин бөгөөд үүнд бүх эрчим хүчний үүсгүүр болон хувьсгагчууд болох генератор, хөдөлгүүр, дамжуулагч зэрэг хүчний машиныг оруулдаггүй.
• Суурь машин нь бэлдцийг боловсруулах болон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх зориулалттай. Энэ тодорхойлолтын хэсэг нь процесс техникийн машинуудаас ялгаx зорилготой ба процессын технологи нь урсамтгай үйлдвэрлэх бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх зориулалттай.
• Суурь машинууд нь багажууд ашиглана. Эдгээр багажид жишээлбэл өрөм зорогч багаж, хасуур орохоос гадна усны-, лазер-, электрон цацралт эсвэл шатаагчийн дөл зэрэг бас орно. Эдгээр багажийг боломжит бүх үйлдвэрлэх технологид ашиглагддаг.
• Бэлдэц болон багаж нь суурь машинд хоорондоо эсрэг чиглэгдэн байрлана. Багаж болон бэлдцийн байршлын хоорондын зай мөн түүнчлэн тэдгээрийн хөдөлгөөн нь машинаар тогтоогдох болохоос хүн тогтоодоггүй. Энэ тодорхойлолт нь хөдөлгүүртэй боловч гараар чиглүүлэх багажууд болох шургийн өрөм, хатгах хөрөө болон өнцөгт хасуураас (флекс) ялгах зорилготой. 

Түүх

Эртний түүх

Чулуун зэвсгийн үеийн хийгдсэн нэгэн чулуун сүхний ишний нүхийг маш цэвэр өрөмдөн нүхэлснээс шалтгаалан 19-р зуунаас хойш тус сүхийг 6000 жилийн өмнө ээрүүлдэх өрмийн машин байсан эсэх талаар маргасаар ирсэн байна. Тус машины хийц нь өрмийн модоо нумын хөвчөөр ороон, суурьтай нь бэхлэн хөвчилсөн байна. Ингээд нумаа нааш цааш нь татан, өрмөө эргүүлснээр өрөмдлөг хийх боломжтой юм. Ийм хийцтэй төхөөрөмж нь суурь машин гэгдэх бүх тодорхойлолтыг биелүүлж байгаа юм.

Чулуун зэвсгийн үед хийгдсэн ээрүүлдэх өрөмний машин

Антикийн үед анхны эргэх машин, түүнчлэн зүлгэх- болон өрөмдөх машин үүссэн ба эдгээрийг усны хүчээр эсвэл тээрмийн тойруулгыг амьтнаар чирүүлэн хөдөлгүүр болгож байв. Гэхдээ энэ үед багажаа гараар чиглүүлж байсан. Сэргэн мандалтын үед Леонардо да Винчи төрөл бүрийн бэлдэц үйлдвэрлэх зорилгоор янз бүрийн машинуудыг зохион бүтээсэн байна. Эдгээр машинд өрмийн машин, эрээс зорогч машин болон цилиндр зүлгүүр зэрэг орно. 1771 онд анхны хувилах эргэх машиныг зохион бүтээсэн бөгөөд түүний багаж нь тогтоосон замын дагуу өөрөө бие даан чиглүүлэгдэж байжээ.[5] 

Аж үйлдвэрийн хувьсгалын үе

Суурь машинууд нь өндөр чадал бүхий уурын машин үйлдвэрлэх суурь болж өгсөн юм. Шинээр үүсэж бий болсон үйлдвэрүүдэд уурын машин нь олон төрлийн суурь машины үндсэн хөдөлгүүр болж байлаа. 1712 онд Томас Ньюкомен атмосферийн цилиндрт уурын машиныг зохион бүтээжээ. Үүнд шаардагдсан нэг метр гаран голч, хоёр метр урттай цилиндрийг хийхэд тухайн үед байсан машинуудын чадлын хязгаар байсан ба хийгдсэн хийцийн хэмжээний хүлцэл нь 2 сантиметр хүртэл байвал маш нарийн хийсэнд тооцогддог байв. 1775 онд Жон Вилкинсонд хөндлөн байрлалтай өрмийн машины хийц бүтэмжтэй болсон бөгөөд түүний үр дүн нь тогтмол хэдхэн миллиметрийн гажилттай байжээ. Төмрийн бэлдцийг өрөмдөн цилиндр гаргах боломжтой болсноор Жеймс Ваттын тооцоолсон хамаагүй өндөр ашигт үйлийн коэффициент бүхий уурын машины хийцийг хийх боломжийг олгосон байна. 

Эхлээд нэхмэлийн үйлдвэрүүд уурын машиныг олноор хэрэглэж эхэлсэн бол сүүлдээ өөр салбаруудад ч хурдан түгэн дэлгэрэв. Үүнтэй холбоотойгоор техникийн болон нийгмийн хөгжлийн шинэ эрин эхэлсэн бөгөөд үүнийг аж үйлдвэрийн хувьсгал хэмээн нэрлэжээ. Суурь машиныг ашиглах болсон хамгийн чухал нөлөө нь гар аргаар хийснээс илүү өндөр нарийвчлалд хүрэх боломж байв. Уурын машиныг хөдөлгүүр болгон ашиглахдаа төвлөрсөн нэг уурын машинаас ремен дамжуулгын гол гаран суурь машинууд байгаа заалны голоор явуулжээ. 

Тэндээс нь энергийг ширэн дамжуулгын туузаар тухайн суурь машин бүрд дамжуулан өгч байв. Аж үйлдвэрийн хувьсгалын үед үйлдвэрлэлийн техникийн олон салбарууд үүсэж хөгжсөн бөгөөд эдгээр нь өөр хоорондоо нөлөөлөн улам боловсронгуй болон хөгжих эхлэлийг тавьжээ. Жишээлбэл уурын машинд модыг шатах материалаар хэрэглэхээ болиод нүүрсээр галлах болсон нь цутгуурын ганг үйлдвэрлэх боломжийг олгосон бол удалгүй суурь машины суурь араг болон багажид ашиглаж эхэлсэн нь илүү нарийвчлалтай болсон байна. Суурь машинуудад төмрийг их хэмжээгээр хэрэглэx болсон нь ийм машины хэрэгцээг улам ихэсгэлээ[6]. 

Аж үйлдвэрийн хоёрдугаар хувьсгалын үе

19-р зууны сүүл гэхэд суурь машинууд нь нарийвчлал өндөртэй байснаар уурын турбин үйлдвэрлэх боломжтой боллоо. Зуун солигдох үеэр анхны цахилгаан энергийг үйлдвэрлэх цахилгаан станцыг ашиглалтад оруулжээ. Анхандаа тус станц зөвхөн гудамжны гэрэлтүүлэгт ашиглагдаж байв. Дотоод шаталтат хөдөлгүүр болон цахилгаан моторын хөгжил нь аж үйлдвэрийн хоёрдугаар хувьсгалын явцад машин бүр өөрийн гэсэн хөдөлгүүрээр тоноглогдох боломжтой болсон нь урьдын зайлшгүй уурын машины ойролцоо байх шаардлага байхгүй боллоо. Гэвч энэ хүртэл хэд хэдэн шатлалыг дамжсан юм. Үйлдвэрийн газруудад нэг дамжуулгын голт зарчим ид ашиглагдаж байсан. Томоохон суурь машиныг залгах эсвэл салгах үед огцом цохигдсоноор суурь машин дээр хийж буй бүтээгдэхүүний чанарт ихээр нөлөөлж байв. Тиймээс том суурь машинуудад өөрийн гэсэн тусгай хөдөлгүүртэй болгон үлдсэн суурь машинуудыг нэг дамжуулгатай хэвээр үлдээн нэлээд хэдэн жил ашигласан байна. 

Хоёрдугаар шатанд төвлөрсөн уурын машиныг, төвлөрсөн цахилгаан мотороор сольсон бөгөөд туузан дамжуулгын оронд дамжуулагч гол хэрэглэж эхлэв. Ингээд гуравдугаар үе шатанд суурь машинууд өөрийн гэсэн хөдөлгүүртэй боллоо. Дан ганц хөдөлгүүртэй суурь машин гарах нь өндөр хурдны гангийн хөгжүүлэлттэй холбоотой: өндөр хурдны ганг ашиглахын тулд шинэ суурь машин шаардлагатай болсон. Ашигт үйлийн коэффициент багатай ремен дамжуулга байхгүй болсноор хамаагүй бага энерги ашиглах боллоо. Сүүлдээ суурь машинуудын давших тэнхлэг бүр өөрийн гэсэн хөтлөх мотортой болов. Үүнтэй зэрэгцээд суурь машинууд нь улам ихээр автоматжуулагдсан ба эхлээд механикийн удирдлагыг боловсронгуй болгож байсан бол сүүлдээ цахилгаан удирдлага болон нүхэн картаар тоноглогджээ. 

Шинжлэх ухааны судалгаа

Анхны техникийн болон байгалийн шинжлэх ухааны сургууль болон академи нь 18-р зуунд үүсгэн байгуулагджээ. Энэ зууны сүүлээр шинэ төрлийн сургууль үүд хаалгаа нээсэн нь Парист нээгдсэн политехникийн сургууль байлаа. Энэ сургуулийн жишгээр францад болон герман хэлтэй улс орнуудад олон тооны техникийн дээд сургуулиуд 19-р зуунд бий боллоо.  

Үйлдвэрлэлийн техник нь тухайн үед үйлдвэрлэх технологийг судалдаг байснаас гадна суурь машин, уул уурхайн эсвэл нэхмэлийн суурь машинууд, мөн түүнчлэн үйлдвэр болон фабрикийн төлөвлөлт болон ашиглалтын талаар бас судалдаг байжээ. 20-р зууны эхээр анх удаа зөвхөн суурь машиныг судлах болон сургах сургалт бий болов. 1900 оны үеэр шинжлэх ухаан болон практикийн хоорондын харьцаа буцаж уялдаа холбоотой болж эхэлжээ. Учир нь аж үйлдвэрийн хувьсгалын үеэр зарим нэгэн аж ахуйн нэгжүүд суурь машины хөгжлийг улам боловсронгуй болгон хөгжүүлэх буюу сайжруулж байв. Шинжлэх ухаан зөвхөн энэ процессыг тодорхойлон бичиж дагагч маягаар хөгжиж урагшилж байв. Харин 1900 он гарснаар үйлдвэрлэлийн онол илүү хөгжсөнөөр техникийн үсрэлт ч түргэцтэй хөгжих эхлэл болов.  

Аж үйлдвэрийн гуравдугаар хувьсгалын үе

1950-аад оны үед Массачусеттсын Технологийн Институт дээр тоон удирдлагыг хөгжүүлэн бий болгосон нь тооцоологч машины тусламжтайгаар хэцүү төвөгтэй геометрийг зорох боломжийг олгосон юм. Гэвч түүний удирдлагад шаардлагатай техник хангамж нь механик ажиллагаа бүхий суурь машинаас өндөр үнэтэй байв. Үүн дээр нэмэгдэн түүний программчлал нь ихээхэн хүндрэлтэй байсан нь хэсэгтээ тоон удирдлагын ашиглалтыг хойшлуулсан юм. 1970-аад оны эхээр микро процессорыг хөгжүүлснээр аж үйлдвэрийн гуравдугаар хувьсгалаар машины бүрийг өөрийн гэсэн компьютероор тоноглосон нь тоон удирдлагыг хямд үнээр угсран ашиглах боломжийг олгожээ.[7] Мөн программчлалын арга техникийг хялбарчилсан нь энэ төрлийн суурь машины түгэн дэлгэрэлтийг хурдасгасан байна. Тоон удирдлага бүхий суурь машиныг ашигласнаар нэг талаас бараг бүх төрлийн геометрийн хийцийг үүсгэх боломжтой бол нөгөө талаас түүний уян хатан байдал байлаа. Нэг бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэж байгаад өөр бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх боллоо гэхэд ердөө л шинэ программ уншуулаад л боллоо гэсэн үг. Үүгээр нэгж эд хэсэг болон жижиг цуврал бүтэгдэхүүний зардлыг ихээхэн багасгасан. Мөн түүнчлэн тоон удирдлагатай суурь машиныг тархалт нь шинээр хөгжүүлсэн боловсруулалтын төв ихээхэн нөлөөлсөн бөгөөд боловсруулалтын төв нь олон үйлдвэрлэлийн технологийг нэг дор нэгтгэсэн явдал юм. Урьд нь бэлдцийг эхлээд эргэх машин дээр эргүүлээд дараа нь зорогч машинаар цааш нь боловсруулдаг байв. Боловсруулалтын төвд энэ хоёр үйлдлийг нэгтгэснээр бэлдцээ олон дахин бэхлэх болон хоёр суурь машины хооронд зөөх ажил байхгүй боллоо. 

Суурь машины төрөл

Суурь машин нь ажлын машин бөгөөд багаж, багаж хэрэгсэл, хэмжих хэрэглэл болон шалгах хэрэгслийн хамтаар үйлдвэрлэлийн хэрэгсэлд тооцогддог. Суурь машин нь янз бүрийн төрөл, хэлбэртэй байх учир тодорхой шалгуураар ангилна. Үүнд нэг хэрэглээнд зориулсан суурь (ашиглалтын хувьд ганцхан зориулалттай, жишээ нь араат дугуйны арааг хэлбэржүүлэн зүлгэгч) машин болон универсал суурь машин (төрөл бүрийн хийцийг нэг машинаар хийх боломжтой) гэж хувааж болно. Эдгээрийг ихэнхдээ үйлдвэрлэх технологийн дагуу нэрлэх ба үүний жишээнд эргүүлэх суурь машин, зорогч суурь машин гэх мэт. Үүний хажуугаар тэнхлэгийн тоогоор нь (зургаа хүртэл тэнхлэгтэй машин байна), үндсэн спинделийн байрлалаар нь (хэвтээ эсвэл босоо), хийцийн бүтцээр нь, кинематикаар нь (параллель эсвэл сериал), нарийвчлалаар нь (стандарт, нарийвчлал сайтай- эсвэл өндөр нарийвчлалтай) болон бэлдцийн ангиллаар нь ангилдаг.[8]

Нимгэн төмөрт толгойгүй боолтыг
тавлан шахах суурь машин

Суурь машины бүтэц

Суурь машинууд нь ихэвчлэн хайрцган бүтцийн зарчим бүхий эд ангиудаас угсрагддаг. Энэ нь түүний хийцийг амар болгохоос гадна бүрдүүлэгч эд хэсгүүдийг олон тоогоор үйлдвэрлэх боломжийг олгодог болон үйлдвэрлэх зардлыг багасгадаг. Суурь машины хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэгт түүний арал, хөдөлгүүр, удирдлага болон багаж хэрэгслийг зөвхөн тодорхой хөдөлгөөн хийх боломжийг олгох чиглүүлэгч зэрэг багтана.  

Эх сурвалж

1. Reimund Neugebauer: Werkzeugmaschinen: Aufbau, Funktion und Anwendung von spanenden und abtragenden Werkzeugmaschinen, Springer, 2012, S. 4.
2. Отто Кинцль: Германы инженер болоод техникийн дээд сургуулийн багш байсан, мөн германы үйлдвэрлэх технологийн өнөөгийн стандарт ангилалтыг хийсэн.
3. Tönshoff: Werkzeugmaschinen Springer, Berlin, 1995, S. 2.
4. Tönshoff: Werkzeugmaschinen Springer, Berlin, 1995, S. 1f.
5. Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen, Carl Hanser Verlag, München Wien 1991, S. 25–95, ISBN 3-446-16242-9.
6. Günter Spur: Produktionstechnik im Wandel 1979, S. 116f–118, 64–89.
7. Warnecke: Die Fraktale Fabrik Springer, 1992,S. 14–19.
8. Reimund Neugebauer: Werkzeugmaschinen: Aufbau, Funktion und Anwendung von spanenden und abtragenden Werkzeugmaschinen, Springer, 2012, S. 18f.
   

Тоормослолтын удаашрал

Тоормослолтын удаашрал (сөрөг хурдатгал гэж бас нэрлэдэг) гэдэг нь тухайн тээврийн хэрэгсэл хэр зэрэг хүчтэй тоормослохыг хэлнэ. Тээврийн хэрэгслийн тоормослолтын удаашралт өгөгдсөн байрлалд хүрч чадах эсэх нь явах замын гадарга эсвэл төмөр замын үрэлт болон өгсүүр эсвэл уруудалтаас хамааралтай. Тоормослолтын удаашралтын нэгж нь м/сек.

Тоормослолтын дундаж тоормослолтын удаашралт a-г дараах томьёогоор бодож олно: 

а = дундаж тоормослолтын удаашралт

v = хурд

s = тоормосны зам

Үүнийг эхний хурд ${\displaystyle v}$₂ болон үлдэгдэл хурд ${\displaystyle v}$₁-ээр илэрхийлбэл:

${\displaystyle a=-\frac{(v_2-v_1{)}^2}{2\cdot s}+\frac{v_2\cdot (v_2-v_1)}{s}=\frac{v_2^2-v_1^2}{2\cdot s}}$

Жишээ: анхны хурд ${\displaystyle v}$₂ = 20 м/сек, үлдэгдэл хурд ${\displaystyle v}$₁ = 10 м/сек, тоормосны зам нь s = 100 м бол

${\displaystyle a=\frac{(20\mathrm{m}/\mathrm{s}{)}^2-(10\mathrm{m}/\mathrm{s}{)}^2}{2\cdot 100\mathrm{m}}=1,5{\mathrm{m}/\mathrm{s}}^2}$

Ном зүй

• Heinz Burg, Andreas Moser: Handbuch Verkehrsunfallrekonstruktion. Unfallaufnahme - Fahrdynamik - Simulation, 3. Auflage, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 2017, ISBN 978-3-658-16142-2.
• Horst Bauer: Fahrsicherheitssysteme. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1998, ISBN 978-3-322-91815-4.
• Diedrich Lütjen, Manfred Müller: Kfz-Rechnen. B. G. Teubner Verlag, Stuttgart 1984, ISBN 978-3-519-06721-4.
  

Хувьсах хүчдэл

График 1: Синус хэлбэрийн
хувьсах хүчдэлээс
шулуутгагчаар үүссэн холимог хүчдэл
График 2: Түүний хувьсах
хүчдэлийн хэсэг

Хувьсах хүчдэл гэдэг нь хүчдэлийн туйлууд нь тодорхой давталтаар хувьсах боловч хугацааны дундаж утга нь стандартын дагуу тэг байх цахилгааны хүчдэлийг нэрлэнэ. Энэ хүчдэлийн графикийн хэлбэр нь ямар ч хамааралгүй болоод заавал синусын функцийн графикийн дагуу байх албагүй. 

Бичиглэл

Цахилгаан хүчдэлийн физик тоо хэмжээний томьёоны тэмдэг нь ; тогтмол- эсвэл холимог хүчдэлийг хооронд нь ялгах үүднээс хувьсах хүчдэлийг долгионтой зураасаар индексэлнэ (жишээлбэл: ). 230  Вольтын хувьсах хүчдэлийн тэмдэглэгээг дараах байдлаар бичнэ:

    = 230 В

Хэрэв хувьсах тоо хэмжээг агшин зуурын хугацааны утгаас хамааруулан бичих бол жижиг үсгээр буюу эсвэл  гэж бичнэ.  

Тодорхойлолт

Хугацаанаас хамааран өөрчлөгдөх цахилгааны хүчдэлийг  хувьсах хүчдэл гэж нэрлэхийн тулд дараах хоёр дүрмийг биелүүлэх ёстой. Үүнд:

• Хүчдэл нь үелэх буюу түүний тэгшитгэл нь
  
  
  = үеийн үргэлжлэх хугацаа; = бүхэл тоо ≠ 0.
• Түүний арифметикийн дундаж утга нь тэгтэй тэнцүү; эсвэл ижил утгатай: Тухайн графикийн шулуун болон координатын тэг тэнхлэгийн хооронд үүсэх талбайн нэг хэсэг нь эерэг бол нөгөө хэсэг нь сөрөг утгатай бөгөөд үеийн эцэст тэгтэй тэнцүү. Түүний тэгшитгэл нь:

${\displaystyle t_1}$ = дурын хугацаа 

Хэрэглээ 

Өдөр тутмын амьдралд тааралдах хамгийн энгийн жишээ бол лаазан залгуурын цахилгаан сүлжээний хүчдэл юм. Хувьсах хүчдэл нь Омын хуулийн ерөнхий хэлбэрээр хувьсах гүйдэлтэй холбогдох учир ачаалалтай эсэргүүцэлтэй тогтмол гүйдлийн эсэргүүцэл болоод хувьсах гүйдлийн эсэргүүцэл байгаа гэж үзээд тооцоолох дүрэмтэй, комплекс хувьсах гүйдлийн тооцоог үзнэ үү. Цахилгаан хангамжаас гадна хувьсах хүчдэлийг мэдээллийн техникт хэрэглэнэ. Үүний жишээнд микрофон орно. Микрофон нь дуу хүлээж аваад хүлээн авсан дуугаа дүрслэх хувьсах хүчдэлийг үүсгэдэг байна.  

Ном зүй

• Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 1998, ISBN 3-14-221730-4.
• Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, 1989, ISBN 3-8085-3018-9.
• Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4.
• Wilfried Weißgerber: Elektrotechnik für Ingenieure. 4. Auflage, Verlag Vieweg, 2008, ISBN 978-3834805027. 

Салхины эрчим хүч

Салхины эрчим хүчний парк,
Мекленбург, Герман

Салхины эрчим хүч эсвэл салхин цахилгаан станц гэдэг нь сэргээгдэх эрчим хүчний эx үүсвэрийг хэлнэ. Салхинаас эрчим хүчийг гаргаж авахын тулд салхины кинетик энергийг буюу атмосферийн хөдөлгөөнт агаарын урсгалыг техникт ашиглан гаргаж авна. Салхины энергийг техникт маш эртнээс ашиглаж ирсэн бөгөөд ялангуяа салхин тээрэм болон далбаат усан онгоцонд хэрэглэж байв. Харин өнөөдөр салхин турбин ашиглан цахилгаан эрчим хүчийг гаргаж авч байгаа салхины энергийн ашиглалтын хамгийн чухал хэлбэр болж байна. Зөв газар байрлуулан ашиглаж байгаа салхин турбинууд нь уламжлалт дулааны цахилгаан станцуудтай өрсөлдөхүйц хэмжээнд очсон. 2014 оны сүүлээр дэлхийн хэмжээнд угсрагдсан салхин турбины нийт чадал нь 396,6 ГВт байсан ба үүний 142 ГВт нь ази тивд, 134 ГВт нь европ тивд болон 86 ГВт нь америк тивд ашиглагдаж байгаа ажээ.^[1] 2012 оны сүүл хүртэл угсрагдсан 200.000^[2] гаран салхин турбины нийт чадал нь 282 ГВт байсан нь жилдээ 580 ТВт цаг үйлдвэрлэсэн цахилгаан нь, дэлхийн нийт цахилгааны хэрэглээний 3%-ийг бүрдүүлж байна гэсэн үг юм.^[3]

Салхины эрчим хүчний ашиглалтын түүх

Хуучны салхин тээрэм,
(Ханновер), Герман

Салхины энергийг хүн төрөлхтөн олон мянган жилийн өмнөөс ашиглаж иржээ. Хаммурапийн кодекст бичсэнээр бол анхны салхин тээрмийг 4.000 гаран жилийн өмнө босгосон байна. МЭ-ий 900-д оны дундаас англид салхины энергийг ашиглаж эхэлсэн баримтууд байдаг бол XI зуунаас францад ашиглаж эхэлсэн байна. XIII зуун гэхэд польш^[4] хүртэл түүний хэрэглээ түгэн дэлгэрсэн байна. Салхины энергийн ашиглалт нь үндсэндээ салхин тээрэм болон гүний усыг татах насос зэрэг механик ажлыг гүйцэтгэхэд чиглэгдэж байв. Үүн дээр нэмэгдээд замыг туулах хөдөлгөөнд ашигласан нь далбаат усан онгоц байсан бол шинэ эрингээс хойш агаарын тээвэрт ашиглах болсон.  

Европт XIX зуунд ойролцоогоор 100.000 салхин дугуйнууд байсан нь салхины харьцаа сайтай үед 25-30 кВт чадлыг гаргаж байв.^[5] XIX зууны эхээр Франц, Англи, Герман, Нидерланд, Бельги, Финландад нийт 50.000–60.000 ширхэг салхин тээрэм байсан бол 1900 онд зөвхөн хойд тэнгист 30.000 болон нэмэгдсэн байв. Ялангуяа Нидерландад салхин тээрмийн ашиглалт ихээхэн хөгжсөн байсан ба XIX зууны сүүлийн хагаст нийт 9.000 тээрэм байжээ. Салхин тээрмийг үр тариа тээрэмдэхээс гадна даавуу нэхэх болон нидрэхэд хэрэглэж байжээ.  

Цахилгаан болон генераторын нээлтээс хойш салхины энергийг цахилгаан гүйдэл бий болгоход хэрэглэх санаа гарч ирж байв. Анхандаа салхин тээрмийг бага зэрэг өөрчлөн, салхины энергийг кинетик энерги болгон хувиргахын оронд, механик энерги нь генераторын тусламжтайгаар цахилгаан энергийг үүсгэж байв. Урсгалын механикийг цааш нь хөгжүүлснээр түүнд угсрагдах сэнсний хэлбэр болон хийц нь улам боловсронгуй боллоо. Газрын тосны үнийн хямралаас хойш 1970-аад оноос эхлэн дэлхий даяар өөр төрлийн эрчим хүчний эх үүсвэрийг хайх судлах ажиллагаа нь эрчимжсэн бөгөөд үүний үр дүнд орчин үеийн салхин турбинуудын хөгжил ч урагшилсаар өнөөгийн түвшинд хүрсэн байна.^[6]

Салхины энергиэс цахилгаан гүйдэл гаргах

Салхины эрчим хүч нь дэлхий даяар ашиглах бололцоо, түүний эрчим хүчний гаргалтын өртөг багатай болон технологийн хөгжлөөс нь шалтгаалан ирээдүйн чухал сэргээгдэх эрчим хүчний эx үүсвэрт тооцогддог.^[7] Салхины эрчим хүч нь цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн гол технологид ордог ба өнөөг хүртэлx технологийн хөгжлөөс нь харсан ч тэр, эдийн засгийн өрсөлдөх чадвараас нь харсан ч тэр дэлхийн олон орны эрчим хүчний бодлого болон эрчим хүчний стратегийн бодлогын салшгүй нэгэн хэсэг нь юм.^[8]

Салхин турбиныг бүх л цаг уурын бүсэд жишээ нь далайд эсвэл далайн эрэг орчим, эсвэл эх газрын гүнд болон уулархаг газарт ч цахилгаан үйлдвэрлэхээр ашиглаж болдог. Тиймээс салхины эрчим хүчний ашиглалтыг дотор нь хуурай газрын (onshore) болон далайн (Offshore салхин парк) хэмээн ялгана. Өнөөг хүртэл хуурай газрын салхины эрчим хүчний турбинууд л онцгой байр суурийг эзэлж байсан бол далайн салхин турбин нь дэлхийн хэмжээнд авч үзвэл бүх салхины эрчим хүчний төхөөрөмжийн зөвхөн 1,9%-ийг л эзэлж байсан нь ердөө дагавар бүтээгдэхүүн байв.^[3]

Ирээдүйд ч энэ харьцаа нь нэг их өөрчлөгдөхгүй Onshore сектор давамгайлах тооцоо байгаа бөгөөд 2035 он хүртэл баригдах салхин турбины 80% нь хуурай газарт баригдах төлөвлөгөө байгаа аж.^[9]

Физикийн үндэс

Салхин турбины чадлыг тооцохдоо түүний техникийн хийцээс шалтгаалах хэвийн чадал болон тухайн угсрагдах газрын бусад хүчин зүйлээс хамааран гарган авах жинхэнэ чадал гэж ялган тооцох нь зүйтэй. Салхин турбины угсралтын төлөвлөгөөг гаргахдаа тухайн газар нутгийн цаг уурын мэдээг (салхины хүч, салхины чиглэл) ашиглан урьдчилсан тооцоог гаргана. Энэхүү тооцооны дундаж утга нь цаг агаараас хамааралтайгаар жил бүр өөр өөр байж болно. Тиймээс олон жилийн дундаж утгыг харгалзан сонголт хийх нь салхин турбины ашиглалт болон төлөвлөлтөд зайлшгүй шаардлагатай юм. Цахилгааны чадал P нь гарган авах чадал нь салхинаас хамааралтай түүнийг дараах томьёогоор тооцож олно: 

P = η_Бетц • η_меха. • η_цах. • 1/2 • ṁ • ν² = η_Бетц • η_меха. • η_цах. • 1/2 • ρ • A • ν³

Тайлбар:

η: Ашигт үйлийн коэффициент

A: Роторын хөндлөн огтлолын талбай [м²]

ρ: Агаарын нягт [кг/м³]

ṁ: Агаарын урсгалын хэмжээ [кг/сек] (ṁ=ρ·A·v)

ν: Агаарын дундаж хурд [м/сек]

P: Хөрвүүлэгчийн чадал [Ватт]

Эндээс харахад чадал нь салхины хурдны гурван зэргээр нэмэгдэж байна. Тиймээс салхины хурд тухайн турбин ашигтай ажиллахад чухал нөлөөтэй юм. 

Ном зүй

• Robert Gasch, Jochen Twele (ed.): Wind power plants. Fundamentals, design, construction and operation, Springer 2012 ISBN 978-3-642-22937-4.
• Erich Hau: Wind turbines: fundamentals, technologies, application, economics Springer, 2013 ISBN 978-3-642-27150-2 (preview on Google Books)
• Albert Betz: Windenergie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen. Ökobuch, Kassel 1982, ISBN 3-922964-11-7. (Reprint der Ausgabe Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 1926).
• Horst Crome: Handbuch Windenergie-Technik. Ökobuch Verlag, ISBN 3-922964-78-8.
• Alois Schaffarczyk: Einführung in die Windenergietechnik. Carl Hanser Verlag, München 2012, ISBN 978-3-446-43032-7.
• Volker Quaschning: Regenerative Energiesysteme. Technologie – Berechnung – Simulation. Hanser München 2015, ISBN 978-3-446-44267-2. 

Цахим холбоос

• World Wind Energy Association (WWEA)
• Tethys – an online knowledge management system that provides the offshore wind community with access to information and scientific literature on the environmental effects of offshore wind developments

Эх сурвалж

1. Global Wind Statistics 2014 (PDF) Global Wind Energy Council.
2. Hermann-Josef Wagner, Jyotirmay Mathur: Introduction to Wind Energy Systems Basics. Technology and Operation. Berlin/Heidelberg 2013, S. 2.
3. Wind Energy Report 2012. 
4. Piotr Michalak, Jacek Zimny: Wind energy development in the world, Europe and Poland from 1995 to 2009; current status and future perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15, (2011), 2330–2341, S. 2330, doi:10.1016/j.rser.2011.02.008.
5. Jens-Peter Molly: Windenergie in Theorie und Praxis. Grundlagen und Einsatz, Karlsruhe 1978, S. 14.
6. Die Zeit: Geschichte der Windenergie. Die Kraft aus der Luft. 
7. Renewable and Sustainable Energy Reviews: Zhen-Yu Zhao et al.: Development route of the wind power industry in China. 34, (2014), 1-7, S. 2 doi:10.1016/j.rser.2014.01.071.
8. Renewable and Sustainable Energy Reviews 48, (2015): Sanjay Kumar Kar, Atul Sharma: Wind power developments in India. 264–275, S. 265, doi:10.1016/j.rser.2015.03.095
9. Windpower Monthly: Wind electricity production to hit 2,800TWh by 2035.