2008年3月2日 星期日
很多人都說手排車比自排車省油,換檔反應也比較快,為什麼?
那是因為先天工作原理、機械結構的不同所導致的。
手排車的變速結構乃是靠著齒輪的接合而完成變換檔位、改變齒比,當排檔桿被撥到某個檔位時,主齒輪就被切換導那個檔位齒輪的位置,只要腳下離合器一放,二個齒輪就立刻嚙合、完成換檔動作、也馬上依照這個新選擇檔位的齒輪比來傳輸引擎動力,因此反應非常快,因為是機械結構的金屬齒輪硬碰硬式的互相接合,因此動力傳輸絕對直接,不是經過其他介質的媒合,也就因此少了動力傳輸的浪費,這就是手排變速箱效率高、反應快、也比較省油的道理。
至於自動排檔,它的變速箱不但結構比較複雜,而且動力的傳輸還要靠扭力轉換器(Torque Converter)自動變速箱油( Automatic Transmission Fluid,簡稱ATF,也是一種液壓油)間接接合,並不像手排變速箱一樣是靠著齒輪的直接嚙合,因此當駕駛人選好換檔的檔位後,扭力轉換器裡的液壓油就被引擎動力推動、開始流向變速箱,液壓油流到變速箱之後,就會依照自排變速箱底部的油路,流向所選擇的檔位,來驅動該檔齒輪、變換齒比、傳輸引擎動力。
比較麻煩的是,自排變速箱因為是「自動排檔」,因此它還必須負起〝在適當時機自動選擇最適合檔位〞的功能,要肩負起這樣的責任,那自排變速箱就必須有點〝智慧〞才能取代原本該是由駕駛人負責的檔位選擇;這種「人工智慧」,現代化的新車,乃是交給偵測器(感應器)和電腦來負責,電腦透過感應器偵測到的各種資料,包括車速、油門踏板的踩踏深度/速度、以及車子的仰俯角度(判斷是否處於上坡或下坡狀態),並在瞬時之間和引擎的監理系統溝通,立即得知此時的引擎出力狀況,然後馬上作成判斷、決定需不需要升降檔,如果有需要,ATF自動變速箱油又得馬上轉而流往另一條油路來驅動正確的齒輪,您想想,這麼複雜的程序,雖說電腦運算速度極快,但是液壓油流動卻需要一定的時間,無論如何是比不上齒輪直接嚙合的速度的,因此自排變速箱從切入檔位到齒輪接合好,駕駛人可以明顯地感受到時差,反應當然不如手排變速箱快,同時,更由於自排變速箱齒輪的接合還需要ATF這位〝第三者〞,過程變長、參與者變多,您說,這多出來的程序和時間,難道不需要耗費能源嗎?
這,就是為什麼自排車總是會比手排車耗油的原因,也正因為相同的原因,同一款車子如果搭載的引擎出力相同,自排車款的起步加速一定會比手排車款慢,極速也會比手排車低。
2008年3月1日 星期六
橫渡大西洋的模型飛機
77歲的梅納希爾(Maynard Hill)半盲半聾,但他還是用製作簡單模型的薄木片和黏膠展現出奇蹟:今年8月時,這位退休的工程師建造了第一架橫渡飛越大西洋的模型飛機,讓業餘模型飛機界大吃一驚。
「巴茲農場精神號」(The Spirit of Butts Farm)從加拿大東海岸的紐芬蘭(Newfoundland),花了38個小時52分鐘飛行到愛爾蘭,徹底改寫了世界飛行模型的飛行時間和距離的紀錄。
總部設在瑞士的國際飛行運動總會(Federation Aeronautique Internationale, FAI)所設的嚴格規定,要求一架模型飛機的重量不得超過5公斤。因此希爾和他的12人團隊花了五年的時間,開發出一種由微型衛星指引的自動飛行駕駛系統,能為這架飛機導航橫渡大西洋。但更大的問題是,要如何只用不到一加侖(約3.8公升,這是「精神號」的燃料箱所能負荷,而且還能維持飛機重量夠輕的燃料量)的燃料飛越3,020公里。
希爾一開始時,先把他現有那顆四衝程、10cc引擎的化油器,換成一個比較小的,這樣吸的油會比較少。然後他將引擎接上一個電子點火器和火星塞,好讓它能燃燒美國Coleman公司的燈具用燃油,根據他的說法,這種燃料在爆炸的時候,比大部分模型飛機玩家採用的Glo燃料公司的燃料,還要有更強勁。
另一項省燃料的訣竅:希爾將精神號的引擎調成很慢很慢,讓它平均每小時飛78公里。結果呢?希爾說:「典型的模型飛機引擎用12盎司(約355cc)的燃料,可以飛10分鐘;但我的飛機引擎可以飛到6個小時。」—michael stroh.2003
以下是這架模型飛機的特別之處
1螺旋槳
要能增加推進力,又要能補償較慢的引擎速度,希爾在飛機上裝上了一個較大、直徑35公分的螺旋槳。
2引擎
巴茲農場精神號是由一顆很棒的四衝程O.S. 61引擎所驅動。希爾判斷將引擎調成相當緩慢的每分鐘3,900轉,可能讓同樣體積的燃料,產生四倍於一般模型飛機的飛行距離。
3自動飛行駕駛
有兩個微晶片會分析自一個全球定位衛星(GPS)訊號接收器、一個高度感應器、一個轉速計,以及一個壓電速率迴轉儀(piezoelectric rate gyro,可以監控角速度,以判斷飛機是否處於水平飛行狀態)等所取得的資料數據。
4機身
希爾省略了起落架,並將這架飛機的橫切面做得盡量小,以減少風阻。
5燃料
自從1981年起,希爾就已經採用Coleman公司的燈具用燃料,以創下他23項世界距離紀錄中的許多項。這種燃料燒起來比較熱,且產生會阻塞引擎的碳也比較少。為了要避免引擎在飛行途中熔化,希爾還在燃料裡混入一種工業用潤滑劑。
2008年2月24日 星期日
如何消滅龍捲風
夏威夷凱魯瓦可娜(Kailua-Kona)的讀者羅伯特海斯(Robert Hayes)問道:「有沒有什麼方法,能用一個小型、不會致命的原子彈,把一個龍捲風在它形成時便炸散,而避免這種暴風所可能帶來的傷害?」
有些人可能會覺得這個想法荒謬可笑,但我們卻願意看看是不是真的行得通(甚至包括「不會致命的原子彈」那部分)。結果發現,這個想法還真的有研究人員正在努力研究控制天氣的方法(尤其是會帶來災難的天氣系統,像是龍捲風和颶風),並希望能將他們的想法在未來幾十年裡進行測試。所有的暴風都要有許多複雜、互相關連的驅動因子(像是熱氣流和風的移動量)才會產生。抗暴風的基本策略,就是取這些因子中最小的一個,也就是最容易控制的一個去加以改變。改變的形式就像是把一個扳手丟到一個工廠裡最小的齒輪上,希望這樣子中斷這個系統的一部份,能引起整個裝配線停擺。
不過,即使只是要破壞一個暴風系統中的一小部分,也是非常困難的,尤其是像颶風這麼大的系統,其能產生的能量大到和全球電力輸出相當。
這裡是三個破壞方式的想法:
1、最近的研究指出,要形成龍捲風,便需要有冷而多雨的向下氣流,以及溫暖的向上氣流。所以要阻止龍捲風形成,只要將冷向下氣流加熱,直到它不再冷為止。你大概會問,這要怎麼做呢?很簡單:從一列衛星射出微波束,便能將這個冷氣流破壞。這個衛星能收集太陽能,再將其轉換成微波射到地球。這個微波束會對準冷向下氣流,以加熱這些氣流(就像加熱昨晚的剩菜一樣)。歐洲太空總署(European Space Agency)已經出資進行了建造這種衛星的初步研究,不過他們希望能將這種衛星當成在高空的太陽能發電廠,而不是天氣改善器。
2、颶風是從蒸發的海水得到大部分的能量,這也就是颶風上了陸地很快就會消失的原因。而在海水上面噴灑薄薄一層的油,便可以避免這樣的蒸發。這個作法應該可以在加勒比海上颶風蹂躪邁阿密之前阻止,或至少減弱它的威力。
3、將颶風行進途徑前面的大氣加熱,便可將颶風轉向,這個作法大概是用前面提過的微波衛星,或是用繞行地球軌道的超大型鏡子,折射太陽的能量。
以上這些方式,都還處於極度理論性的階段──正如所預期的。在此之前,我們所需要做的,不僅是發展比目前技術所能做到的還要更精密地監視暴風,而且還必須創造和調節能影響這些暴風的能源。不過,要控制某地方氣象到也不盡然是個白日夢:去年在《自然》(Nature)期刊上發表的一篇研究報告,就顯示說飛機在高空造成的的噴射凝結尾雲,會減少日夜溫差(參見本刊2002年11月號〈科技新新聞〉中的〔機雲罩頂〕)──而且這個作法根本還不用爆破什麼東西哩。 -- michael moyer2003
2008年2月23日 星期六
潛水生理學
在游到水底時,人類與像海象以及其他海洋哺乳動物的「潛水反射」差不了多少。來看看讓我們讓我們下潛的生理學。
脾臟收縮
脾臟收縮:發生在潛水約15至30分鐘後,脾臟會收縮以釋出富含有氧氣的血紅素。胰臟會在最後一次潛水後約10分鐘,恢復正常。
心跳速率減慢:初學潛水者會減慢50%,專業潛水者則會減慢至每分鐘八下,以節約用氧。
血管:身體末端的血管收縮,而心臟、腦部,和肺臟的血管則會擴大,將血液、氧氣導向最重要的器官。
胸腔中的血管腫脹:因為血壓和水壓都增加,而腫脹的血管可以填滿空洞的空間,使肋骨架保持完整。
另外還有一項很重要的生理現象:淺水區昏厥
也就是說,物理和生理狀態會同時將氧氣自腦部取走,造成潛水者在水面下約
1潛水者的肺部原本有滿滿的新鮮空氣,和豐富的氧氣。
2水壓(2大氣壓以上)會壓縮肺部,並將氧氣濃縮(身體此時會把氧氣耗盡)。
3氧氣隨著肺部擴張而擴散。低濃度的氧氣會導致昏厥。
去試試潛水嗎?去這幾個網站看看
潛水科技潛水學校,深藍海岸度假村,大開曼島。這家有全套服務的潛水學校,提供各種自由潛水課程,從價格200美元的初級者一日課程(能讓你學會潛至
www.divetech.com
國際閉氣發展學會(International Association for the Development of Apnea, AIDA)。這個組織創設於1992年,以管理自由潛水界的相關事項,自創立至今,已成長至在29個國家裡設有分部。其網站將各種課程、紀錄,以及即將舉辦賽事的訊息都一網打盡。
www.aida-international.org
2008年2月17日 星期日
微型理髮師
化學家在人類頭髮上用蝕刻法雕了幾個3-D立體字。
沒錯,這是個英文字:「Hair」,就是毛髮的意思,而且這個字就是寫在一根人類的頭髮上。這個異想天開的3-D立體顯微雕刻品,用的是波士頓學院(Boston College)化學家約翰佛卡斯(John Fourkas)的頭髮。這幾個字母在電子顯微鏡下面看起來就像是電影上常見到的那個「好萊塢」(Hollywood)標誌一樣壯觀,但卻只有10微米(百萬分之一公尺)高,和那根頭髮直徑的1/10差不多。佛卡斯很仔細地用幾千個極微小、烘烤過的Plexiglas樹脂玻璃「磚」來雕塑出每個字母,這些「磚」有的只有120奈米寬。
佛卡斯為了製造這個雕塑品,將自己的頭髮浸泡在樹脂玻璃液體中,然後用紅外線使樹脂硬化。佛卡斯說:「把這根頭髮煮過──有點像是把蛋白加熱使它變硬一樣。」接著把雷射光在上面從一點移動到另一點,就能製造出任何他想要的形狀。完成後,再把多餘的液體洗去。
佛卡斯想要用這種技術來製造鑄模,這樣就能一次複製出幾千個這樣的微小結構。但實際上,這種技術除了可以用來製造這種「髮雕」藝術品,還可能用來製造極小的3D立體電子裝置,像是行動電話用的感應線圈(inductor coil)。再過幾年,佛卡斯想要將每輛車的車牌號碼蝕刻在這輛車的每一塊車漆微片上,或是將爆炸性化學藥品都能標示上序列號碼。他說:「我不敢說這種髮雕藝術會有什麼特別的用處,但這種技術顯示出,在脆弱的物質上製造出3D立體微型結構,同時又不要破壞物質本身是可能的。」-william speed weed
