let ./vol. SI - št./no. 5/05 - str./pp. 233-278
zvezek/issue 481
STROJNIŠKI VESTNIK
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
cena BOD SIT
9 770039"248001
ISSN  D039-24BD
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 233 Vsebina - Contents
Vsebina - Contents
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering
letnik - volume 51, (2005), številka - number 5
ISSN 0039-2480
Izhaja mesečno - Published monthly
Razprave                                                                    Papers
Gomez, A., de la Fuente, D., Puente, J., Parreno, J.:         Gomez, A., de la Fuente, D., Puente, J., Parreno, J.: Reševanje problemov zlaganja z uporabo                   The Resolution of Packing Problems Using
simuliranega izničenja in genetskih algoritmov234            Simulated Annealing and Genetic Algorithms
Oman, J., Kuštrin, I., Bole, I., Gostinčar, P.:         Oman, J., Kuštrin, I., Bole, I., Gostinčar, P.: The Zmanjševanje emisij dušikovih oksidov z                  Reduction of Nitrogen Oxide Emissions by
rekonstrukcijo zgorevalnega sistema kotlov                  the Boiler Firing System Reconstruction at
v Termoelektrarni toplarni Ljubljana              240            the Power Plant Ljubljana
Fošnarič, S.: Vpliv mikroklimatskih in svetlobnih        Fošnarič, S.: The Influence of Microclimatic and obremenitev na uspešnost učencev              252            Lighting Loads on the Efficiency of Pupils
Cene, B.: Zmogljivost nove Siemensove lokomotive        Cene, B.: Capacity of the New Siemens Locomotive na Slovenskih železnicah                                260            on Slovenian Railways
Poročila                                                                     Reports
Videnič, M.: Sodobna letalska snemalna oprema v         Videnič, M.: A Modern Aerial Survey Equipment in
Sloveniji odpira nove možnosti uporabe                   Slovenia Is Offering New Possibilities for an
letalskih posnetkov                                    267            Aerial Photo Usage
Osebne vesti                                                               Personal Events
Doktorati, magisteriji in diplome                             276 Doctor’s, Master’s and Diploma Degrees
Navodila avtorjem                                                 277 Instructions for Authors

233
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 234-239
UDK - UDC 519.85:621.9
Pregledni znanstveni članek - Preview scientific paper (1.02)
Reševanje problemov zlaganja z uporabo simuliranega izničenja
in genetskih algoritmov
The Resolution of Packing Problems Using Simulated Annealing and
Genetic Algorithms
Alberto Gomez - David de la Fuente - Javier Puente - Jose Parreno
S tem prispevkom želimo predstaviti dva algoritma, ki sta načrtovana za optimiranje postopka rezanja na odrezalu oblike L ter zmanjšanje števila kosov, potrebnih za izdelavo določenega števila pravokotnih kosov. Predlagamo dva algoritma, prvega na osnovi genetskih algoritmov in drugega na osnovi simuliranega izničenja. Primerjali smo ju s pomočjo baze primerov. Oba algoritma sta dala zelo dobre rezultate, čeprav imata oba tudi posebnosti, ki so tudi predstavljene v tem prispevku. © 2005 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: algoritmi genetski, zlaganje, postopki rezanja, optimiranje postopkov)
The aim of this paper is to present two algorithms that are designed to optimise the cutting process of an L-type guillotine and to minimise the number of sheets used to manufacture a number of rectangular pieces. Two algorithms are proposed, one based on genetic algorithms and the other on simulated annealing. They are compared with the help of a bank of examples. Both algorithms provide very good results, although each of them has its peculiarities, which are described in this paper. © 2005 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: genetic algorithms, packing, cutting processes, process optimization)
0 INTRODUCTION
This paper describes an application that our work team made for a company in the metalwork industry. The aim was to make a computer programme to minimise the number of sheets of steel used by the company in the course of its production process.
The application that was designed focuses in particular on optimising the use of the L-type guillotine that the company owns. In contrast to traditional guillotines, which can only cut vertically or horizontally, the L-type guillotine can cut in both these directions simultaneously, which lends greater flexibility to the cutting and also leads to more efficient use of the steel sheets.
The company operates in the following way: orders for supplying rectangular pieces are received from the clients, and the order of production and numeric control of the guillotine are decided on the basis of these orders. The parts are cut from a fixed-size, rectangular base surface (which will gen-
erally henceforth be referred to as the metal sheet) measuring 2995 x 1250 mm.
Based on the above premises, the programme to be implemented must situate the different pieces that the client has ordered on the metal sheet, bearing in mind that orders are generally made for more than one unit of a particularly dimensioned piece, and that more than one metal sheet is generally required to complete any given order. The positioning should be such as to make the maximum use of the sheet material, which is equivalent to minimising the number of metal sheets that are used.
Once positioned, the programme provides the guillotine’s numeric control with the cutting sequence of the sheets (the order the pieces are to be cut in). The guillotine begins cutting in the top, right-hand corner of the metal sheet, and successive cuts leave the pieces and the leftover material. To do this, an algorithm was designed based on positioning the pieces within the base surface and generating the corresponding cutting sequence for numeric control.
234

Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 234-239
1 AN APPROACH TO THE PACKING PROBLEM
The cause of the problem lies in the fact that the raw materials that industry uses are available in certain standard sizes that usually need cutting up before they can be used in the industrial process. The obvious aim of this cutting phase is to make maximum use of the raw material. Outstanding early work in this field was done by Gilmore and Gomory ([1] and [2]) in resolving single-dimension problems; the scope of this paper was widened in 1965 to two-dimensional problems [3]. Analyses of these problems has since spread rapidly, though no global solution has been offered for all of them because of their complexity.
One way of solving this type of problem is to divide it into several sub-problems [4], and try to solve each of them separately. This paper will focus in particular on one such sub-problem, the packing problem, which fits perfectly into the kind of industrial process that a solution is needed for.
Various authors have confronted this particular problem, though none have found a method that provides the optimum solution for every case. From amongst the different approaches that have been put forward, mention should be made of the heuristic methods designed by Coffman [5], and Jakobs [6], which have provided different methods, none of which have solved the problem completely.
2 DESCRIPTION OF THE PROBLEM
Before analysing the solution that we have proposed, a more in-depth comment should first be made on the characteristics of the problem to be solved.
The first point to be noted is that the dimensions of the metal sheets are always the same. This simplifies the problem a great deal, as pieces are always placed on the same type of sheet. Furthermore, as customers generally order pieces that are of large dimensions, the number of pieces that fit onto a single metal sheet generally ranges between five and twenty.
Each order is generally made up of several hundred pieces, and as they are usually large, more than fifty metal sheets are generally involved in each order.
Furthermore, the particular conditions of the L-type guillotine used by the company entails space on the metal sheets being lost, which is an important point to be kept in mind. On its first approximation to
the metal sheets the guillotine makes two ‘approximation cuts’ of 5 mm, one vertically and the other horizontally, in addition to which the clamping system used to hold the metal causes a further loss of 20 mm horizontally. Figure 1 shows the material loss that using this particular L-type guillotine leads to.
Clamps       '
Fig. 1. Leftovers
The above factors mean less useable surface; in fact, the dimensions of the metal sheets are: [(2995-5) mmx(1250-20-5) mm].
Having commented on the particular nature of the problem that was analysed, two independent algorithms will next be developed, the position algorithm (section 3) and the cutting-sequence algorithm (section 4).
3 THE SOLUTION PROPOSED FOR CUTTING
This section will analyse the genetic algorithm designed to minimise the number of steel sheets that were used. The steps that were followed to do this will be described next. The codification used in the algorithm is based on integer numbers; each piece to be placed on the metal sheet is assigned a number, and that individual is formed with a string of numbers (a string of parts). The order in which the numbers appear in the string represents the positions of the pieces on the metal sheet.
An example will be worked through so as to explain the codification clearly: imagine you have 4 rectangular pieces to be placed on the metal sheet, and that each of these pieces is assigned a correlative number, the first piece is assigned the number 1, the second is number 2 and so forth. The individual (genotype) (1,3,4,2) could be a solution to the problem, which would mean that the first piece is first onto the metal sheet, followed by 3, then 4, and finally by 2.
In the case being analysed in this paper, this codification needs some modification, because, as has already been mentioned, not all the pieces fit
Reševanje problemov pakiranja - The Resolution of Packing Problems
235
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 234-239
onto the same metal sheet, and several sheets must be used to make all the pieces ordered by the client.
A piece is assigned to a metal sheet when the “chromosome” is analysed. When the first position of the individual (the first piece) is read, a metal sheet is ‘activated’, and the piece is placed on the sheet; the individual’s second position is then read, and an analysis determines whether it can be fitted onto the sheet or not. If it can, then that piece is assigned to the metal sheet and the third position is read off. This reading process continues until one of the pieces fails to fit onto the metal sheet. On detecting that a piece cannot be assigned to a metal sheet because the space available is not large enough, a second metal sheet is ‘activated’ and the piece is assigned to this second sheet. The process is iterated until all the pieces have been placed.
The next problem to be solved is the positioning of the pieces on the sheets. So far, pieces have been assigned to sheets, but their positions have yet to be specified. To solve this problem a modification of the ‘Bottom-left algorithm’ [6] was used. The reason for using this modification lies in the fact that Jakob’s algorithm does not permit certain positions of pieces on the sheet [7].
This algorithm, called the ‘Free Fall with Replacement algorithm’, works as follows: the first piece assigned to the metal sheet is placed in the bottom, left-hand corner (piece 1 in Figure 2), and the others are placed as low down in the space as they can possibly fit. Once the piece has been placed, a check is made as to whether there is a space below it. If there is a space, then a search ensures to see if one of the rectangles still to be placed fits into that space. If such a rectangle shows up, it is slotted into the space.
3	4		
			
1		2	
Fig. 2. Free fall with replacement
Having established the methods used to codify the placement of the pieces and to calculate their fit, the type of crossover and mutation to be used must be decided on next. In the light of earlier work that we have carried out [8], a Partial Matching type crossover was opted for, along with an order-based mutation. The Partial Matching Crossover “PMX” [9] is a crosso-
ver type that is widely used in published work on how to resolve the travelling salesman problem by using genetic algorithms with decimal coding. Adapting this crossover to packing problems is simple, and will now be described. Given two “parent chromosomes”, the operator copies a substring of one of the parents directly into the same positions in the offspring. The remaining positions are then filled with the values that have yet to be used, in the same order as they occur in each of the parents.
The mutation, called Order-based Mutation, is based on the work of Davis [10] and consists of interchanging the positions of two rectangles of the same individual.
4 CUTTING THE PIECES
As has already been pointed out, a second algorithm had to be applied in order to instruct the guillotine’s numeric control on how to cut the metal sheets in order to obtain the pieces. It is useful to explain the way the guillotine approaches the steel sheets in order to understand how the algorithm works. The guillotine starts at the top, right-hand corner of the sheet, and after making the initial two cuts that have already been mentioned in section 3, it proceeds to cut the pieces.
The algorithm responsible for carrying out this task acquires the distribution of the pieces in the metal sheet from the genetic algorithm (GA), and generates an output file that tells the guillotine’s numeric control what order to cut the pieces in. In order to indicate this sequence the ‘X’ and ’Y’ coordinates of the different cuts need to be known. Thus, for example, to cut pieces 1 and 2 of Figure 3, the coordinates of the bottom, left-land corner of both pieces should be given. The guillotine first cuts up to coordinates ‘X’ and ‘Y’ of the second piece and then cuts the first piece.
Fig. 3. An example of the cutting sequence
The problem of this cut lies in the areas where there is no piece assigned, which also have to be cut if the pieces ordered by the client are to be produced. Figure 4 highlights the problems that cutting these pieces involves; if the useful pieces are the rectangles (1,2,3,4), (A,B) represent the wasted
236
Alberto Gomez - David de la Fuente - Javier Puente - Jose Parreno
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 234-239
parts of the metal sheet, then piece B cannot be obtained from a single cut, and must be divided in two because of its non-rectangular shape.
3	B		1	
			2	A
4				
Fig. 4. Cutting sequence
The task of the sequencing algorithm that was designed consists of detecting these problematic parts and of deciding how to divide them. To do this, the algorithm simulates how the guillotine works. First, it acquires the positions of the pieces to be cut from the genetic algorithm, and then it fictitiously places the guillotine in the top, right-hand corner of the metal sheet and attempts to start cutting the different pieces one by one. When it detects that a piece cannot be cut because there is a waste piece in the guillotine’s cutting area, it tells numeric control to eliminate this leftover piece before proceeding to cut the customer’s piece.
Figure 4 serves to illustrate this process. First, an attempt is made to cut piece 1. To see if this piece can be cut, the guillotine is ‘placed’ in the lower, left-hand corner of this same piece, and the metal sheet is ‘cut’ in this position. If the piece is produced cleanly, the following piece is tried; if it not, then the extra material on piece 1 is eliminated. In this example, the piece is obtained without extra material and the cut is accepted; once liberated, the simulator attempts to cut the next piece, which in this particular case is piece 2. However, a problem arises, because if the guillotine is placed in the bottom, left-hand corner of this piece and the cut is made, the piece that is produced is L-shaped, and is made up of pieces A, 2, and part of B. Once this problem is detected the algorithm must determine how to obtain piece 2 without extra material. In this case the algorithm tells numeric control that first piece A should be cut, and in order for this to occur it provides numeric control system with the relevant coordinates for the bottom, left-hand corner; then one part of piece B must be cut, so the algorithm must provide numeric control system with the coordinates. When these cuts have been made, piece 2 can easily be cut out. Piece 3 is the next to be cut,
but before doing so, the part of piece B that has yet to be cut must be cut; finally, piece 4 is cut out.
5 RESULTS
The computer programme that was already being used by the company in question was used in the study this paper describes. As this programme was also involved in trying to minimise the number of metal sheets being used, it is useful to compare the solutions provided by this programme with the solutions that our research came up with.
A number of experiments have been carried out using real data provided by the company, and our algorithms and the one previously used by the company were contrasted. Table 1 provides the results of this comparison.
The parameters applied during the different tests by the genetic algorithm are: crossover probability, 0.7; mutation probability, 0.3; special mutation probability, 0.4; number of generations, 3; and population size, 10 (only 30 calculations will be made using these parameters). Similarly, the Simulated Annealing (SA) parameters were selected for 30 calculations. The low number of generations and the small population size are both a result of the type of solution that was demanded. The company required a ‘quick fix’, where within three minutes the algorithms would generate a solution that was similar to the solution provided by the original system as shown in Table 1 for solution 1.
Table 1 highlights how the heuristics proposed provide better than or at least equal results to those offered by the guillotine’s original programme (the old algorithm) in most cases. It also indicates how both the SA and GA solutions get better as the number of pieces involved gets higher.
Column 2 is the number of pieces in the experiment, and the other columns indicate the number of sheets required to manufacture these pieces using each of the algorithms.
Tests were run to generate random solutions (column 3 of Table 1) to check whether GA and SA were really necessary. Generating 30 random solutions and using the free fall with replacement heuristic to analyse the number of sheets needed to place and cut all the rectangles reached the random solution. The results shown in this column confirm the need for GAs or SAs.
Table 1 also highlights how it is impossible to decide which of the two heuristics is better. In
Reševanje problemov pakiranja - The Resolution of Packing Problems
237
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 234-239
Table 1. Experiment results
Example  Pieces
Old Algorithm
Random
Simulated
Annealing
(SA)
Generic
Algorithm
(GA)
1           547	69	71              61                67
2           229	45	48              47                45
3            52	21	21              21                21
4            16	5	4                5                  4
5           228	42	45              42                42
6           722	110	107             91               103
7           683	151	149            144              149
8           732	176	175            174              173
9           798	114	115            105              111
10          754	136	133            129              131
11          580	82	79              79                79
12         1346	223	219            208              208
13          192	42	42              44                42
14          573	53	57              51                52
15          529	92	89              91                87
some cases the GA provides better solutions, whilst SA is better for other examples.
6 CONCLUSIONS
This paper describes two hybrid systems to solve a real-life industrial problem: that of automating an L-type guillotine. Such an automation involves designing a programme to distribute pieces ordered by clients onto a number of rectangular sheets, minimising the number of sheets required. The programme should also indicate the guillotine’s
numeric control, the sequence the pieces should be cut in. A series of examples were generated, and the quality of the solutions provided by the algorithms was compared with those generated by the programme supplied by the manufacturer of the machinery. The algorithms were shown to work better in most cases. The two algorithms were also compared to each other to decide which of the two was more suited to this kind of problem. No conclusions could be drawn in this respect, as whether one algorithm is superior to another depends on the particular example that is used.
7 REFERENCES
[1] Gilmore P.C., Gomory R.E. (1961) A linear programming approach to the cutting-stock problem. Operations Research 9:724-746.
[2] Gilmore P.C., Gomory R.E (1963) A linear programming approach to the cutting stock problem. Operations Research 11:863-888.
[3] Gilmore P.C., Gomory R.E. (1965) Multistage cutting stock problems of two and more dimensions. Operations Research 13:94-1120.
[4] Dyckhoff H. (1990) A typology of cutting and packing problems. European Journal of Operational Research 44:145-159.
[5] Coffman E.G., Shor P.W. (1990) Average-case analysis of cutting and packing in two dimensions. European Journal of Operational Research 44:134-144.
[6] Jakobs S. (1996) On genetic algorithms for the packing of polygons. European Journal of Operational Resarch 88:165-181.
[7] Gomez A., De la Fuente D., Priore P. (2000) Resolucion del problema de strip-packing mediante la metaheuristica algoritmos geneticos. Boletin de la SEIO 12-16.
[8] Gomez, A., De la Fuente D. (2000) Resolution of strip-packing problems with genetic algorithms. Journal of the Operational Research Society, 51:1289-1295.
238
Alberto Gomez - David de la Fuente - Javier Puente - Jose Parreno
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 234-239
[9]   Golberg, D.E., Lingle R. (1985) Alleles, Loci, and the TSP. In Proceedings of the first international conference on genetic algorithms, Lawrence Erlbaum Associates, Hillsdale, NJ 154-159. [10] Davis L. (1991) Handbook of genetic algorithms. Van Nostrand Reinhold, New York.
Authors’ Address: Prof.Dr. Alberto Gomez David de la Fuente Prof.Dr. Javier Puente Jose Parreno University of Oviedo Campus de Viesques, s/n 33204 Gijon Asturias Spain
agomez@epsig.uniovi.es david@epsig.uniovi.es jpuente@epsig.uniovi.es parreno@epsig.uniovi.es
Prejeto:                                                                Sprejeto:                                                        Odprto za diskusijo: 1 leto
3.12.2004                                                              25.5.2005
Received:                                                             Accepted:                                                      Open for discussion: 1 year
Reševanje problemov pakiranja - The Resolution of Packing Problems
239
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
UDK - UDC 662.61:504.05
Strokovni članek - Speciality paper (1.04)
Zmanjševanje emisij dušikovih oksidov z rekonstrukcijo zgorevalnega sistema kotlov v Termoelektrarni toplarni
Ljubljana
The Reduction of Nitrogen Oxide Emissions by the Boiler Firing System Reconstruction at the Power Plant Ljubljana
Janez Oman - Igor Kuštrin - Igor Bole - Primož Gostinčar
Do konca leta 2007 bo v Sloveniji dovoljena emisija NO znašala 650 mg/m3, od 2008 naprej pa 600 mg/m3, za kurilne naprave z močjo od 50 do 500 MW. V Termoelektrarni toplarni Ljubljana, katere emisije so pogosto presegale zgoraj napisane meje, je bilo potrebno izvesti rekonstrukcijo zgorevalnih sistemov kotlov 1 in 2. Po rekonstrukciji zgorevalnega sistema kotla 3, ki je bila izvedena z uvoženim znanjem, sta bila kotla 1 in 2 glavna vira emisij NO in CO. Rekonstrukcija je bila na obeh kotlih v celoti izvedena z znanjem strokovnjakov Termoelektrarne toplarne Ljubljana in Fakultete za strojništvo Ljubljana. V prispevku je opisana izvedba in rezultati rekonstrukcije, ki je imela za posledico, poleg zmanjšanja emisij daleč pod dopustne meje, tudi opazno povečanje izkoristkov obeh kotlov. © 2005 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: emisije NOx, sistemi zgorevalni, učinkovitost zgorevanja, gorilniki)
In Slovenia, NO emissions from boilers of 50 to 500 MW must be under 650 mg/m3 by the end of year 2007. Afterwards, the limit will be 600mg/m3. The emissions of the Power Plant Ljubljana have often exceeded the stated limiting values. After the reconstruction of the firing system of boiler 3, which was carried out using knowledge from abroad, it was necessary to reconstruct the firing systems of boilers 1 and 2, which remained the main sources of NO and CO emissions. The reconstruction based on domestic knowledge was carried out by experts from the Power Plant Ljubljana and the Faculty of Mechanical Engineering, Ljubljana. The paper describes the essence of the reconstruction and its results. Besides lower emissions there was also a significant improvement in the efficiencies of the boilers. © 2005 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: NO emission, combustion systems, efficiency, burners)
0 UVOD
Visokotlačna parna kotla 1 in 2 v Termoelektrarni toplarni Ljubljana (TETOL) sta bila izdelana leta 1964 in dograjena leta 1967. V sklopu toplarniškega postrojenja sta namenjena za proizvodnjo pare, ki se uporablja za proizvodnjo električne energije in toplote za ogrevanje mesta Ljubljana. Vsak kotel proizvaja 180 t/h pare s tlakom 95 bar in temperaturo 530 °C, imenska toplotna moč kotlov je 128 MW, gorivo je premog s kurilnostjo 18 MJ/kg. Da bi zmanjšali onesnaževanje okolja, so se od leta 1993 dalje v TETOLu preusmerjali na uporabo ekološko bolj sprejemljivih uvoženih premogov z
majhnim deležem žvepla in pepela. Problem prevelikih emisij prašnih delcev so na kotlih 1 in 2 odpravili v letih 1994 in 1995 z zamenjavo elektrofiltrov z vrečastimi filtri.
Problem prevelikih emisij NO pa je bil v TETOL še vedno opazen. Iz poročila [1] je razvidno, da je bila v poletnih mesecih leta 2002, ko je obratoval samo blok 1, izmerjena povprečna koncentracija dušikovih oksidov, NO , 746 mg/m3. Pri spremembi obremenitve kotla pa se je koncentracija NO zvečala tudi do 900 mg/m3. Dovoljena emisija NO bo do konca leta 2007 znašala 650 mg/m3, od 2008 naprej pa 600 mg/m3 za kurilne naprave z močjo od 50 do 500 MW.
240

Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
Temelj za odločitev za rekonstrukcijo zgorevalnih sistemov na kotlih 1 in 2 so bili preizkusi in meritve [2], iz katerih je razvidno, da je mogoče že s sedanjim sistemom zgorevanja opazno zmanjšati emisijo NO . Eden od pogojev za zmanjšanje emisije NO je bilo zmanjšanje količine zgorevalnega zraka. V času meritev je bilo z dodatnimi nastavitvami prerazporeditve zgorevalnega zraka pri največji obremenitvi kotla doseženo zmanjšanje NO iz 658 mg/m3 na 441 mg/m3. Bistvo posega je bilo zmanjšanje pretoka zgorevalnega zraka na 68% običajnega pretoka. Drugi ukrep za zmanjšanje emisije NO pa se je nanašal na ustreznejšo razporeditev zgorevalnega zraka, česar pa s tedanjo regulacijo zgorevalnega sistema in konstrukcijsko zasnovo gorilnikov ni bilo mogoče avtomatično doseči.
Odločitev za rekonstrukcijo zgorevalnih sistemov je bila sprejeta z gospodarskim načrtom TETOL za leto 2003, na kotlu 1 je bil izveden projekt v letu 2003 in na kotlu 2 v letu 2004. Analiza pretokov zgorevalnega zraka kotla bloka 2 je pokazala, da je mogoče z rekonstrukcijo zgorevalnega sistema izboljšati izkoristek kotla za najmanj 1%, kar bi skupaj za kotla 1 in 2 pomenilo za 2500 t/leto manjšo porabo premoga, za 4,5 t/leto manjšo emisijo CO2 in tudi ustrezno zmanjšanje emisije trdnih delcev.
Odločeno je bilo, da bo projekt rekonstrukcije izpeljan na podlagi lastnih izkušenj in
Preglednica 1:
* - atomarni kisik se pojavlja zaradi disociacije molekul O2
lastnega znanja. Začetek montažnih del na kotlu 1 je bil v avgustu 2003, konec pa v oktobru istega leta, ko je bil kotel 1 dan v obratovanje.
V prispevku so predstavljena tudi teoretična izhodišča nastajanja dušikovih oksidov in splošni ukrepi pri postopku zgorevanja premogovega prahu, s katerimi je bistveno zmanjšana možnost nastajanja dušikovih oksidov. Prikazane so pomanjkljivosti starih zgorevalnih sistemov na kotlih blokov 1 in 2. Predstavljena so izhodišča, ki so bila uporabljena kot osnova za rekonstrukcijo sedanjih zgorevalnih sistemov v teh kotlih. Predstavljeni rezultati meritev na kotlu 1, izvedeni po rekonstrukciji kurjave, potrjujejo uspešnost izvedene predelave sistema za zgorevanje.
1 VPLIVNI DEJAVNIKI IN POGOJI ZA
NASTAJANJE NOX PRI KURJAVAH NA
PREMOGOV PRAH
Dušikove okside NO in NO2 označujemo s skupno oznako NO . Delež NO2 v skupni količini NO je običajno manjši od 5 %, prevladuje torej NO. Mehanizmi nastanka NO so raznovrstni, dejansko pa ločimo tri osnovne postopke [3]:
-  termični NO,
-  tako imenovani takojšni NO in
-  NO iz goriva, ki nastaja iz dušikovih spojin v gorivu.
2
Vrsta dušikovega oksida		Mesto nastajanja	Okoliščine	Pogoji za nastanek
NO	termični	v plamenu in v poznejših reakcijah	presežek kisika: O + N2 = NO + N N + O2=NO + O presežek goriva: N + OH = NO + H	prisotnost atomarnega kisika * zadrževalni čas, temperatura nad 1300 °C
	takojšni	v plamenu	zaradi prisotnosti HCN skupine, ki nastaja iz: CN + H2O = HCN +OH CH + N2 = HCN + N	prisotnost atomarnega kisika * potek l zgorevanja,
	iz goriva	v plamenu	zaradi HCN in NH3 skupine	prisotnost N, O2 čas zadrževanja
	NO2	dimni kanali, katalitično okolje	O+N2 +M = N2O+M M - tretja snov NO +O2 = 2NO2	prisotnost O2 temperatura pod 650°C, čas
Zniževanje emisij dušikovih oksidov - The Reduction of Nitrogen Oxide Emissions
241
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
V preglednici 1 so prikazane okoliščine nastajanja dušikovih oksidov pri zgorevanju v kotlih.
Hitrost nastajanja NO je odvisna od vrste reakcije. V splošnem velja, da x najhitreje potekajo reakcije nastajanja takojšnih dušikovih oksidov, najbolj počasi pa poteka reakcija nastanka termičnega NO.
1.1 Termični NO
Osnovne reakcije zaporednega nastajanja termičnega NO, ki so prikazane v preglednici 1. potekajo v naslednjem zaporedju [4]:
reakcije in količina nastalih dušikovih oksidov je odvisna predvsem od višine temperature.
V reakcijah (2) in (3) sodeluje atomarni dušik v navidezno stabilnem stanju, zato je potek teh reakcij zelo hiter, kar omogoča, da reakcijsko hitrost nastajanja termičnega NO lahko zanesljivo opišemo le kot funkcijo hitrosti poteka reakcije (1) [5]:
d[NO] dt
2k1[O].[N2
(4).
O + N2^k,^NO + N,
k1 = 1,8 . 1020 exp(-318 kJ mol 1/(RT)) m3/(mol s)
N + O2^k2^NO + O,
k2 = 9,0 . 10 15 exp( -27 kJ mol 1/(RT)) m3/(mol s)
N + OH^k^-NO + H,
k3 = 2,8 . 10-19                                  m3/(mol s)
(1) (2) (3).
Reakcija (1) je izhodiščna, torej prva v verigi reakcij. Hitrost poteka te reakcije določa količino termičnega NO, ki nastaja po reakcijah (2) in (3). Zaradi visoke aktivacijske energije reakcije, 318 kJ/mol, poteka reakcija (1) le pri visokih temperaturah, kar daje ime nastalim dušikovim oksidom. Hitrost poteka
k1/ (m 3 mol -1s-1 )
10 -16n
10-1
-20
10
10-2
-24
10
10-2
Iz izraza (4) je vidno, da je reakcijsko hitrost nastajanja termičnega NO mogoče zmanjšati z zmanjševanjem koncentracij [O] in [N2] ter z zniževanjem ravnotežne konstante k1 . Vrednost ravnotežne konstante se hitro zmanjšuje z nižanjem temperature.
Pojav termičnega NO lahko pričakujemo v plamenih, kjer so temperature nad 1300 °C, zato so koncentracije termičnega NO v kuriščih z višjo toplotno obremenitvijo večje kakor v manj toplotno obremenjenih kuriščih.
1.2 Takojšni NO
Takojšne dušikove okside imenujemo tudi zgodnje, ker nastajajo že na čelu plamena. Mehanizem nastajanja takojšnega NO je bolj zapleten od mehanizma nastajanja termičnih dušikovih oksidov. Nastanek takojšnih NO je posledica navzočnosti radikala CH, ki je rezultat vmesnih reakcij na čelu
Thompson et al.
priporočeno
104 K
0,5
1,5
2,5
3,5
4,5
5,5
6,5
T
Sl. 1. Odvisnost k = k(1/T) za reakcijo O + N ^ NO + N [13]
242
Oman J. - Kuštrin I. - Bole I. - Gostinčar P.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
plamena. CH reagira najprej z dušikom iz zraka, nakar v navzočnosti kisika nastaja tudi NO [6]. Iz obširnega spiska mogočih reakcij s hidrokarbonatnimi skupinami šteje kot pomembna za nastanek dušikovih oksidov [7], predvsem naslednja reakcija:
CH +N2
^
HCN
N
(5).
Tu nastaja atomarni dušik, ki je v navidezno stabilnem stanju. Atom dušika se nagiba k oddajanju elektronov in se zelo hitro veže s kisikom v NO. Osnova za nastajanje takojšnega NO je torej navzočnost ogljikovodikovih radikalov in atomarnega dušika. Taka stanja so značilna za plamen, v katerem poteka zgorevanje pri razmerniku zraka manjšem od 1, to je plamen, ki je bogat z gorivom. Aktivacijska energija reakcije (5) je majhna, zato takojšni NO nastaja tudi pri sorazmerno nizkih temperaturah, okrog 700 °C. Atomarni dušik nastaja tudi pri reakciji:
C + N2^CN
N
(6),
ki pa šteje kot manj pomembna. Višanje temperature izrazito pospeši nastajanje takojšnega NO po obeh reakcijah. V takih plamenih je od skupno nastalih dušikovih oksidov delež takojšnega NO lahko pri visokih temperaturah večji od deleža termičnega NO [8]. Pomembna ugotovitev je, da je za nastanek termičnih in takojšnih dušikovih oksidov ključna navzočnost atomarnega dušika v plamenu.
1.3 NO iz dušikovih spojin v premogu
Večina raziskovalcev šteje dušik, vezan v snovi goriva, za najpomembnejši vir dušikovih oksidov pri zgorevanju premogov, pri katerih imajo NO iz goriva tudi preko 75-odstotni delež od skupnih NO v dimnih plinih [7]. Vzrok nastanka NO je razpad komponent, ki vsebujejo dušik. Razlog je v sorazmerno nizkih temperaturah zgorevanja in lokalnih pojavih s premogom prebogatih mešanic v plamenu. NO iz goriva nastaja hitreje od termičnega, ker so N - H in N - C vezi dušika v premogu bistveno šibkejše od vezi v molekuli dušika, ki morajo pri nastajanju termičnega NO disociirati. Reakcije potekajo med snovmi plinaste faze, torej med hlapnimi komponentami premoga, zato prispevajo k nastanku tovrstnih dušikovih oksidov le dušikove spojine v letečih delcih.
V začetni fazi gorenja dušik izpareva iz katranov kot HCN v obliki letečih delcev. Sprememba v HCN spojine je neodvisna od oblike vezanosti dušika v izvirnih snoveh. Reakcije potekajo naprej:
N
izg _ goriva
—>
HCN
—>
NH
O2
NO
NO (x = 1, 2, 3) (7).
N2
HCN razpada v amine, NH , ti pa naprej ali oksidirajo v NO ali reagirajo z NO in ustvarjajo N. Iz reakcije (7) je vidno, da pri večjih koncentracijah dušikovih spojin prihaja do njihovih medsebojnih reakcij, v katerih zopet nastaja molekularni dušik N.
Molekularni dušik nastaja tudi pri reakciji, ko se NO veže z atomarnim dušikom:
N +NO
—>
N2 +O
(8).
Dušik je v premogu večinoma vezan v stabilnih krožnih aromatskih spojinah. V fazi termičnega razpada se večina dušika iztrga iz teh spojin in se primeša preostalim letečim delcem. Dušikovi ostanki pirolize so HCN, NH3 in tudi nitroskupine v katranu. Pri kurjavah s premogovim prahom je prav to glavni razlog, da nastaja največ NO iz dušikovih spojin v letečih delcih, ki se pri zgorevanju delcev premoga izplinjajo v fazi pirolize.
2 DUŠIKOVI OKSIDI PRI KURJAVAH NA PREMOGOV PRAH
2.1 Kemične reakcije in vpliv sestave premoga na nastajanje NOx
Dejstvo je, da delež dušika v gorivu vpliva na koncentracijo dušikovih oksidov v dimnih plinih. Rezultati meritev pri premogih, ki vsebujejo 1 % dušika, v primerjavi s premogi, ki vsebujejo 2 % dušika, pokažejo približno 50 % različne emisije NO . Čeprav so rezultati preizkusov pokazali, da pri premogih z enakim deležem dušika vendar z različnim deležem letečih delcev ni zaznati bistvenih razlik emisij dušikovih oksidov, pa se po drugi strani izkaže, da so leteči delci glavni vir dušikovih oksidov. Dušik, vezan v plinastih spojinah, je bolj nagnjen k oksidiranju kakor dušik, ki je trdno vezan v koksni strukturi premoga. Pri povezavi med deležem dušika v premogu in emisijami NO je torej najbolj pomembno dejstvo, koliko dušika je v izparljivi masi premoga. Večji deleži izparljive mase, letečih delcev,

x
Zniževanje emisij dušikovih oksidov - The Reduction of Nitrogen Oxide Emissions
243
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
kar je npr. lastnost bituminoznih premogov, neposredno ne vplivajo na povečanje količine dušikovih oksidov. Vpliv količine letečih delcev je le posreden, saj je večja količina letečih delcev vzrok za višje lokalne temperature v plamenu, ki najprej povzročijo, da se upari več dušika, potem pa pospešujejo oksidacijo dušika iz goriva in tudi dušika iz zgorevalnega zraka.
Zaradi zapletenih razmerij med dinamiko v gorilniku in kemičnimi reakcijami v splošnem ni preprosto določiti, katera reakcija je pri nastajanju dušikovih oksidov prevladujoča. Pri kurjavah na premogov prah vseeno velja, da je dušik v izparljivih dušikovih spojinah premoga najpomembnejši vir dušikovih oksidov. Koncentracije termičnega NO so v splošnem pri kurjavah na premogov prah majhne, delno pa prevladujejo v reakcijah za plamenom tam, kjer se dodaja dodatni zrak nad plamenom. Pomembnejše količine termičnega NO nastajajo v premogovih plamenih le pri temperaturah nad 1650 Mehanizem nastajanja takojšnega NO pri kurjenju s premogom oziroma pri kurjavah na premogov prah ni tipičen in tudi ne zelo pomemben pojav [7].
Pomembni so torej postopki nastajanja dušikovih oksidov iz kemično vezanega dušika v premogu. V neugodnih razmerah se v NO lahko spremeni do 50 % dušika iz letečih delcev premoga. Dejanska količina oksidiranega dušika iz letečih delcev pa je v praksi bistveno odvisna od postopkov mešanja v plamenu, od razporeditve in višine temperatur ter od stehiometričnih razmer pri zgorevanju.
Končna koncentracija NO iz dušikovih spojin premoga je manjša pri zgorevanju z gorivom bogatih mešanic. Koncentracijo NO iz goriva zmanjšuje tudi navzočnost drugih dušikovih spojin, ker prihaja do medsebojnih reakcij in nastajanja N, kakor je prikazano v enačbah (7) in (8). Čeprav v tem postopku temperatura plamena nima tako pomembne vloge kakor pri nastajanju termičnega NO, se je vseeno treba izogibati lokalnim pojavom visokih temperatur.
2.2 Primarni ukrepi za zmanjševanje emisije dušikovih oksidov
Ugotovili smo, da je pri kurjavah na premogov prah glavni vir dušikovih oksidov dušik iz goriva, ki je kemično vezan v izparljivi masi premoga. Rezultati osnovnih raziskav in strokovnih izkušenj, ki so predstavljeni v prejšnjih poglavjih, pokažejo, da je mogoče skonstruirati kurilne naprave in
postopek kurjenja tako, da v postopku kurjenja nastanejo pogoji za zmanjšanje količine dušikovih oksidov, ki nastanejo iz dušikovih spojin v gorivu. Preurediti je treba dovode goriva, spremeniti obliko in velikost gorilnikov, prilagoditi dovode zgorevalnega zraka in rekonstruirati sistem obtoka vročih in hladnih dimnih plinov. Neprijetno je, da prav načelo kakovostnega kurjenja premoga, ki je povezano z zgorevanjem pri visokih temperaturah in z zadostno količino zraka za zgorevanje, pospešuje nastajanje dušikovih oksidov.
Za zmanjševanje nastajanja dušikovih oksidov iz dušikovih spojin v gorivu in takojšnih dušikovih oksidov je pri kurjavah na premogov prah osnovni ukrep stopenjsko zgorevanje. S preoblikovanjem običajnih kurilnih naprav je mogoče tako zmanjšati emisijo dušikovih oksidov za 50 do 80 odstotkov.
Postopek poteka v več stopnjah. Na prvi stopnji, takoj po izstopu iz gorilnikov, vzpostavimo razmere z gorivom bogate mešanice, v kateri je razmernik zraka manjši od teoretično potrebnega in se giblje okoli vrednosti 0,7. Namen te faze kurjenja je, da se zmanjša nastajanje zmesi NO + HCN + NH . Po tej stopnji se vzpostavijo razmere zgorevanja s kisikom bogatejšo mešanico, tako da se na tej drugi stopnji razmernik zraka giblje okoli vrednosti 1. N in N, ki sta nastala v prvi fazi, bosta oksidirala v NO, ker je na tem mestu v kurišču temperatura plamena zaradi prenosa toplote s sevanjem v uparjalnik že nižja. Če na koncu te stopnje poskrbimo še za presežek kisika, se bo nekoliko zmanjšal tudi delež že nastalih NO. Na tretji stopnji zopet dodamo gorivo, kar vzpostavi razmere za ponovno redukcijo NO. V mešanicah, bogatih z gorivom, nastajajo CH radikali, ki povzročajo redukcijo dušikovih oksidov po i reakciji [9]:
Za zmanjšanje nastanka termičnih dušikovih oksidov so ukrepi nekoliko drugačni. Reakcija nastajanja termičnega NO potrebuje veliko energijo aktiviranja, zato nižanje temperaturnih konic v plamenu bistveno pripomore k zmanjševanju nastajanja termičnih NO. Ukrepi nižanja temperaturnih konic v plamenu so različni. Lahko dodajamo neaktivne snovi, npr. dušik, vodo ali hladne dimne pline, ki prevzemajo presežke sproščene energije v plamenu in znižajo temperaturo. Temperaturne konice nižamo tudi tako, da se gorivo in zgorevalni zrak ne mešata pred izstopom iz gorilnika, temveč neposredno v območju zgorevanja.
244
Oman J. - Kuštrin I. - Bole I. - Gostinčar P.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
2000
1800
3   1600
1400
1200
Najvišja temp, plamena
Gorilnik
jrilnika
Konec
Sl. 2. Vpliv temperature plamena na nastanek NOx
2.3 Posledice ukrepov za zmanjšanje emisije dušikovih oksidov
Okoliščine, ki nastanejo v kurišču po vzpostavitvi razmer za zmanjšanje emisije dušikovih oksidov, niso v skladu z optimalnimi razmerami za zgorevanje pri kurjavah na premogov prah. Pričakujemo lahko, da se bodo hkrati z ukrepi za zmanjšanje NO pojavile v kurišču in na kotlu določene težave in neželeni stranski pojavi [10]. Mogoče neželene in škodljive učinke lahko strnemo v naslednje skupine:
-  Znižanje temperatur in manjši presežki zgorevalnega zraka povzročijo povečanje izgub zaradi nezgorelih deležev v pepelu, žlindri in dimnih plinih ter s tem znižanje izkoristka kotla.
-  Zaradi spremembe značilnic plamena se prerazporedijo toplotni tokovi med ogrevalne površine kotla, kar lahko povzroči, da se s sedaj vgrajenimi ogrevalnimi površinami in krmilno opremo težko vzdržuje ali imenske količine ali imenske parametre sveže pare.
-  Redukcijska atmosfera v kurišču povzroča znižanje temperature taljenja pepela in povečuje možnost zažlindravanja grevalnih površin. Redukcijska atmosfera pospešuje tudi korozijo sten cevi na strani dimnih plinov.
-  Pri najmanjših obremenitvah kotla se zmanjša stabilnost plamena, zaradi cesar je treba omejiti najmanjšo moč kotla.
-  Plamen se podaljša, kar lahko povzroča težave na ogrevalnih površinah za kuriščem.
- Zaradi povečanja masnega pretoka obtočnih dimnih plinov, povečanja pretočnih uporov skozi gorilnike in zaradi zahtevane večje drobnosti mletja premoga se poveča lastna raba električne moči kotla.
3 REKONSTRUKCIJA GORILNIKOV IN KURJAVE NA KOTLIH 1 IN 2
3.1 Kurjava pred rekonstrukcijo
Na temelju opisanih teoretičnih spoznanj in praktičnih izkušenj strokovnjakov iz TE-TO je bila izvedena rekonstrukcija gorilnikov in kurjave, najprej na kotlu 1, potem pa še na kotlu 2.
Pred rekonstrukcijo razvoda zgorevalnega zraka in gorilnikov na kotlih 1 in 2 je vsak mlin napajal tri gorilnike. Dovajanje sekundarnega zraka se je krmililo z ročnimi loputami. Sekundarni zrak je bil razdeljen na zrak nad zgornjim gorilnikom, zrak pod spodnjim gorilnikom in sredinski zrak. Z daljinskim krmiljenjem je bilo obremenitvi mogoče prilagajati le količino primarnega zgorevalnega zraka. Ker se je temperatura prašne zmesi za mlini uravnavala z dodajanjem primarnega zraka pred mlini (sl. 3), je bilo tega zraka vedno preveč, oziroma več kolikor bi ga bilo treba za kakovostno zgorevanje. Zaradi prevelikega presežka zgorevalnega zraka so bile izgube s toploto dimnih plinov prevelike, izkoristek kotla pa nižji. Prevelika količina primarnega zraka je povzročala tudi velike emisije NO , včasih pa tudi samovžig premoga pred gorilnikom. Zaradi
Zniževanje emisij dušikovih oksidov - The Reduction of Nitrogen Oxide Emissions
245
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
STARO STANJE
NOVO STANJE
VROČI RECIRKULIRANI
DIMNI PLINI
ZGOREVALNI ZRAK
VROČI RECIRKULIRANI
DIMNI PLINI
SEKUNDARNI ZRAK
STENA KURIŠČA E
SEKUNDARNI ZRAK
STENA KURIŠČA "
Sl. 3. Razvod zgorevalnega zraka in hladnih obtočnih plinov pred rekonstrukcijo in po njej
samovžigov so se pojavljale deformacije prahovodnih kanalov in poškodbe na obzidavi gorilnikov, kar je zmanjševalo zanesljivost obratovanja.
Pred rekonstrukcijo se je količina zgorevalnega zraka prilagajala obremenitvi kotla. Pretok zgorevalnega zraka je bil merjen v sesalnih kanalih vetril podpiha. Dejanska količina zgorevalnega zraka, ki je vstopala v kotel, je bila vedno precej manjša od izmerjene. Vzrok za to so bile vedno navzoče netesnosti vrtilnih obnovljivih grelnikov zraka. Razlika med izmerjeno in dejansko količino je bila odvisna od absolutnega tlaka v zračnih in dimnih kanalih na vstopu v grelnik zraka. Pri večji tlačni razliki je bil vdor zraka v dimni kanal večji in nasprotno, tako da ni bilo nikoli zanesljivo, koliko nadzorovanega zgorevalnega zraka je dejansko vstopilo v kotel.
3.2 Rekonstrukcija kurjave
Rekonstrukcija gorilnikov, sistema krmiljenja in razvoda zgorevalnega zraka ter sistema obtoka dimnih plinov je bila načrtovana in izvedena
tako, da so bili doseženi naslednji učinki:
-  manjši presežki zgorevalnega zraka in boljši izkoristek kotla,
-   doseganje zakonsko dovoljenih emisij dušikovih oksidov in ogljikovega monoksida.
Prvi cilj je mogoče doseči z nadzorovanim dovajanjem zgorevalnega zraka, temperatura v mlinih pa se uravnava s primešavanjem hladnih obtočnih dimnih plinov.
Drugi cilj je dosegljiv z novo konstrukcijo gorilnikov, ki omogočajo nadzorovano dovajanje zgorevalnega zraka in so izdelani v skladu z najsodobnejšimi spoznanji o gorilnikih, ki dajejo malo dušikovih oksidov.
3.2.1 Gorilniki
Prvotno sta imela kotla štiri gorilnike s štirimi pravokotnimi izstopnimi šobami, ki so jih zaradi premajhnih izstopnih hitrosti iz gorilnikov in nestabilnega plamena leta 1992 zamenjali s tremi pravokotnimi šobami, kakor je prikazano na sliki 4, levo. Vsak gorilnik je imel razporeditev sekundarnega zraka zgoraj, spodaj in med izstopnimi šobami.

246
Oman J. - Kuštrin I. - Bole I. - Gostinčar P.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
Sl. 4. Fotografiji starih in novih gorilnikov
To   staro   obliko   gorilnikov   so   pri        odprtosti lopute. Meritve so bile opravljene v času
rekonstrukciji nadomestili z gorilniki vrtinčnega tipa.        preizkusnega   obratovanja   pri   znanem   in
V vsak vogal kurišča so namestili po dve gorilniški        nespremenljivem tlaku zraka pred loputami in v
šobi s toplotno močjo 35 MW (sl. 4, desno). Šobe so        kurišču. Z uporabo podatkov o tlaku in temperaturi
izdelane posebej za indonezijski premog, katerega        zgorevalnega zraka v kanalu ter odprtosti lopute se
uporabljajo v vseh treh kotlih. Zmes premogovega        med obratovanjem sproti izračunava pretok
prahu, vročih dimnih plinov in primarnega zraka se        sekundarnega zraka skozi loputo. Enak tlak pred
vrtinci iz osrednjega dela šobe gorilnika, po zunanjem        vsako loputo je zagotovljen s sklenjenim obročnim
kolobarju pa se dovaja sekundarni zrak, ki se vrtinci        kanalom sekundarnega zraka okoli kotla. Krmiljenje
v nasprotni smeri. Tako se premog in sekundarni        dovoda zgorevalnega zraka je bila spremenjena tako,
zrak zmešata šele v območju zgorevanja in ne prej,        da vetrili podpiha sedaj vzdržujeta stalen tlak
doseženo pa je tudi dobro mešanje zraka in        zgorevalnega zraka v tem obročnem kanalu. premogovega prahu. Odločitev za dve šobi v
gorilniku namesto treh je temeljila na dejstvu, da je        3.2.3 Hitrosti v kanalih tako laže in preprosteje uravnoteženo porazdeliti
premogov prah in sekundarni zrak med šobe. Pri                     Za dobro delovanje novih gorilnikov so
optimiranju zgorevanja na kotlu 1 in kotlu 2, se je        potrebni nekateri pogoji. Hitrosti prašne zmesi v
potrdila pravilnost odločitve za dve šobi v vsakem        ustjih gorilnikov morajo biti okoli  18 m/s,
gorilniku.                                                                    zagotovljena mora biti tudi ustrezna kakovost mletja
in enakomerna porazdelitev premogovega prahu in
3.2.2 Sekundarni zrak                                                zraka med šobe gorilnika. Če so hitrosti prevelike, se
plamen trga od ustja gorilnika, če pa so premajhne,
Za uravnavanje količine sekundarnega        se plamen širi v ustje gorilnika in ga poškoduje.
zraka, ki vstopa v gorilnike, so vgrajene daljinsko        Prevelike hitrosti v prahovodnih kanalih odnašajo
krmiljene lopute. Z vsako posamezno loputo se        tudi večji delež velikih delcev premogovega prahu iz
uravnava količina sekundarnega zraka za obe šobi        mlina proti gorilniku. Preveliki delci v kurišču ne
posameznega gorilnika. Količina sekundarnega zraka,         zgorijo in se izločijo kot nezgorelo v žlindri ali kot
oziroma odprtost loput v kanalih sekundarnega zraka,        nezgorelo v pepelu, kar slabša izkoristek kotla. V času
se prilagaja obremenitvi dodajalnikov po algoritmu,        preizkusnega obratovanja so bile izvedene meritve
vgrajenem v sistem za krmiljenje zgorevanja.                  hitrosti v prahovodnih kanalih pred posameznimi
Namesto vgradnje neposrednih meritev        šobami gorilnikov [11]. Hkrati se je odsesaval
pretoka sekundarnega zraka so bile opravljene        premogov prah za analizo kakovosti mletja in za
enkratne meritve odvisnosti pretoka zraka od        ugotovitev porazdelitve premogovega prahu med
Zniževanje emisij dušikovih oksidov - The Reduction of Nitrogen Oxide Emissions                           247
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
posamezne gorilnike in šobe. Pri prvem merjenju so bile hitrosti v ustjih gorilnikov prevelike in so se gibale med 24 in 28 m/s. Tudi kakovost mletja ni bila ustrezna, porazdelitev premogovega prahu med šobi posameznega gorilnika pa ni bila uravnotežena.
Da bi zmanjšali hitrosti v ustjih gorilnikov, so bile na rotorje mlinov nameščene udarne plošče z manjšo površino. Pri ponovnem merjenju so bile hitrosti v ustjih gorilnikov med 19 in 23 m/s. Zaradi manjših hitrosti se je zmanjšal delež večjih delcev v premogovem prahu. Z nastavitvijo lege prahovodnih loput med mlini in gorilniki, se je uravnotežila porazdelitev premogovega prahu med šobi posameznega gorilnika.
3.2.4 Uravnava temperatur v mlinih
Temperatura zmesi vročih plinov in premoga za mlinom, ki se je prej uravnavala z dodajanjem primarnega zraka, se po rekonstrukciji vzdržuje s hladnimi obtočnimi dimnimi plini iz zveznega kanala dimnih plinov tik ob mlinih. Lopute primarnega zraka in hladnega zraka so sedaj ves čas zaprte. Spremenjen način vzdrževanja temperature za mlinom zahteva
800-----------------------------------------------------------------
743
700
600
500
400
300
200
100
Kotel 1 698
Oktober 2001 December 2003
dobavo večje količine obtočnih dimnih plinov. Zato je bil prigrajeno dodatno vetrilo. To je tudi povečalo zanesljivost obratovanja kotla, saj je okvara edinega vetrila hladnih obtočnih plinov prej ogrozila obratovanje kotla.
4 ANALIZA REZULTATOV MERITEV
Po končanih nastavitvah gorilnikov in porazdelitvah zgorevalnega zraka so bile na kotlu 1 opravljeni preizkusi kakovosti obratovanja kotla. Preizkuse je izvedla skupina Laboratorija za termoenergetiko Fakultete za strojništvo v Ljubljani. Analiza rezultatov preizkusov [12] je potrdila, da so bili zastavljeni cilji projekta v celoti doseženi.
4.1 Zakonski predpisi in omejitve
Na podlagi Zakona o varstu okolja je bila izdana Uredba o emisiji snovi v zrak iz velikih kurilnih naprav, ki uvršča kotla 1 in 2 v TETOL med sedanje stare velike kurilne naprave [14]. Za te ostanejo do vključno 31. decembra 2007 v veljavi določbe 13. člena Uredbe o emisiji snovi v zrak iz kurilnih naprav
800	Kotel 2		December 2002 December 2004	
700				
				
			644	
600			597	
	579			
500				
				
	429               428		447	
400			394	
				
300				
				
200				
				
100				
				
30.4              36.4              43.9
Masni tok sveže pare, kg/s
50.3
30.2            36.1             43.5
Masni tok sveže pare, kg/s
50.2
Sl. 5. Emisija NOx na kotlih 1 in 2 pred rekonstrukcijo in po njej
0
248
Oman J. - Kuštrin I. - Bole I. - Gostinčar P.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
[15]. Mestna občina Ljubljana je sprejela tudi Odlok o zmanjšanju mejnih emisijskih koncentracij za sedanje velike kurilne naprave [16].
Na podlagi teh podzakonskih odredb so določene mejne vrednosti emisij, ki se pri obratovanju kotlov ne smejo presegati. Na državni ravni je za polutant NO omejitev 650 mg/m3 za polutant CO pa 250 mg/m3. Na ravni mestne občine so omejitve strožje. Za NOx je omejitev 600 mg/m3, za CO pa 150 mg/m3.
4.2 Rezultati meritev emisij dušikovih oksidov in ogljikovega monoksida
Na levi strani na sliki 5 so prikazani rezultati meritev koncentracije NO na kotlu 1, na desni strani pa koncentracije NO za x kotel 2, v obliki masnih deležev v dimnih plinih na izstopu iz kotla. Za kotel 1 je prikazana primerjava med rezultati, dobljenimi pred rekonstrukcijo, oktober 2001, in rezultati po rekonstrukciji v decembru 2003, za kotel 2 pa rezultati pred rekonstrukcijo v decembru 2002 in po rekonstrukciji v decembru 2004. Pri obeh kotlih so rezultati pri štirih različnih obremenitvah. Sočasno se je merila tudi koncentracija CO.
16
14
12
10 8
2001
¦ Z žlindro 0 S pepelom H Sevalne
¦ S CO g S toploto dimnih plinov
Dobljeni rezultati pokažejo, da je bila pred rekonstrukcijo zgorevalnega sistema emisija NO na kotlu 1 med 555 in 743 mg/m3, po rekonstrukciji pa pri nobeni obremenitvi ni presegla 378 mg/m3. Tudi po rekonstrukciji kotla 2 se je emisija NO na tem kotlu bistveno zmanjšala in v času preizkusov ni bila večja od 450 mg/m3.
Koncentracija CO se je na obeh kotlih po rekonstrukciji nekoliko dvignila, vendar v nobenem primeru ni presegla polovične vrednosti dopustnih emisij. Ugotovimo torej lahko, da so po rekonstrukciji emisije NO in CO na obeh kotlih daleč pod dopustnimi vrednostmi.
4.3 Izgube in izkoristek
Na sliki 6 so prikazane izgube kotla 1, ki so na podlagi rezultatov meritev izračunane po DIN 1942. Po rekonstrukciji kurjave so se zmanjšale vse izgube. Predvsem je očitno zmanjšanje izgube s toploto dimnih plinov, ki so se pri vseh obremenitvah zmanjšale za več ko dva odstotka. To zmanjšanje najbolj vpliva na opazno zmanjšanje vsote vseh izgub. Manjše izgube s toploto dimnih
16
14
12
IZ žlindro 0S pepelom
Sevalne
S CO
S toploto dimnih plinov
10 8
30.4                  36.4                 43.9
Masni tok sveže pare / kg s1
50.3
29.9                 36.7                 43.0                 50.4
Masni tok sveže pare / kg s 1
Sl. 6. Izgube kotla 1 pred rekonsturkcijo in po njej
6
6
4
4
2
2
0
0
Zniževanje emisij dušikovih oksidov - The Reduction of Nitrogen Oxide Emissions
249
?9999999999999999999999999999999999999999999999999999999?
?999999999999999999999999999999999999999999999?
?99999999999999999999999999999999999?
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
92 91 90 89 88 87 86 85
25
30                         35                         40                         45
Masni tok sveže pare, kg/s
Sl. 7. Izkoristek kotlov 1 in 2 pred rekonstrukcijo in po njej
Kotel 2, 2002 Kotel 1 2003 Kotel 1 2001
50
55
plinov so posledica bolj nadzorovanega dovoda zraka in zato manj šega razmernika zraka. Zmanjšale so se tudi izgube z nezgorelim v žlindri in pepelu, predvsem zaradi prej omenjenih ukrepov na mlinih in zato boljšega mletja. Zaradi manjših izgub se je izboljšal izkoristek kotla 1 v povprečju za več ko dva odstotka (sl. 7).
5 SKLEPI
Nastajanje dušikovih oksidov pri kurjenju premogovega prahu je postopek, ki je predvsem posledica sestave in kurilnosti premogov. Postopek je specifičen, vzroki in mehanizmi pa nekoliko drugačni kakor jih poznamo pri drugih vrstah goriv. Glavna vzroka za pojav dušikovih oksidov v dimnih plinih kurjav na premogov prah sta delež dušika v izparljivi masi premoga in take razmere v plamenu, ki omogočijo oksidacijo prostega molekularnega dušika. V okviru ustvarjanja pogojev za zmanjševanje nastajanja dušikovih oksidov je treba najprej ustvariti redukcijsko atmosfero, ki omogoči redukcijo že nastalih oksidov, v naslednji fazi pa je treba preprečiti, da bi v plamenu prihajalo do oksidacije prostega molekularnega dušika. Hkrati je tudi treba preprečevati pojave območij v plamenu z visokimi temperaturami ter tudi v celotnem plamenu
vzdrževati tako nizke temperature, pri katerih še ne nastajajo termični dušikovi oksidi.
Taka so bila tudi izhodišča projekta rekonstrukcije kurjave na kotlih blokov 1 in 2 z vidika zmanjšanja emisije NO . Z vidika izboljšanja razmer obratovanja pa je bilo postavljenih še nekaj dodatnih zahtev. Želeni cilji so bili kakovostnejše in avtomatsko uravnavanje dovoda zgorevalnega zraka in hladnih obtočnih dimnih plinov, kar mora povečati zanesljivost obratovanja kotla, izboljšati izkoristek kotla, emisija NO pa se mora zmanjšati pri vseh obremenitvah kotla pod predpisane meje.
Da bi dosegli zastavljene cilje, je bilo treba v rekonstrukcijo vključiti gorilnike, sistem za dovod in razdelitev sekundarnega zraka in hladnih obtočnih plinov ter sistem krmiljenja temperature v mlinih.
Rezultati preizkusov na kotlih 1 in 2 so potrdili uspešnost rekonstrukcije. Emisije NO in CO so sedaj daleč pod dopustnima vrednostima x ki sta določeni z Odlokom mesta Ljubljane. Zaradi izboljšanja postopka kurjenja so se zmanjšale izgube v obeh kotlih. Izkoristek kotla 1 se je v povprečju izboljšal za več ko dva odstotka, prav tako je po rekonstrukciji večji tudi izkoristek kotla 2. Dosedanje obratovalne izkušnje iz kurilne sezone 2003/04 so potrdile, da se je povečala tudi zanesljivost obratovanja kotla 1.

250
Oman J. - Kuštrin I. - Bole I. - Gostinčar P.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 240-251
6 LITERATURA
[I]    EIMV (2002) Ocena emisij snovi v zrak in rezultati meritev emisijskih koncentracij TETO Ljubljana v letu 2002, Tehnično poročilo št.: EKO 1148, Elektroinštitut Milan Vidmar, Ljubljana.
[2] Kuštrin, I., J. Oman (2002) Pretoki zgorevalnega zraka kotla bloka 2 Termoelektrarne Toplarne Ljubljana; Tehnično poročilo št. 03-15/1-02/IK, UL, Fakulteta za strojništvo, Laboratorij za termoenergetiko, Ljubljana.
[3] Zelkowski, J. (1986) Kohleverbrennung, Band 8. der Fachbuchreihe Kraftwerkstechnik, VGB-Kraftwerkstechnik, Essen.
[4]    Warnatz, J., U. Maas, R.W. Dibbe (2001), Combustion, 3rd Edition, Springer-Verlag.
[5]    Gardier, W.C. (1984) Combustion chemistry, Springer-Verlag.
[6]    Fenimore, C.P. (1979) Studies of fuel-nitrogen in rich flame gases. Proc.Comb.Inst. 17, 661.
[7]    Smoot, L.D. (1993) Fundamentals of coal combustion, Elsevier.
[8]    Glassman, I. (1996) Combustion, (third edition), Academic Press.
[9] Kolb, T, P. Jansohn, W. Leuckel (1988) Reduction of NOx emission in turbulent combustion by fuel-scaling effects of mixing and stoichiometry in the reduction zone, 22th Symposium on Combustion, The Combustion Institute, 1193-1203.
[10] Skorupska N M (1993) Coal specifications - impact on power station performance. IEA Coal Research, London.
[II]  Kuštrin, I., J. Oman (2004) Analiza razmer v prahovodnih kanalih mlinov in kanalih sekundarnega zraka kotla 1 po vgradnji novih gorilnikov, poročilo št.: 03-2/1-04/IK , UL, Fakulteta za strojništvo, Laboratorij za termoenergetiko, Ljubljana.
[12] Kuštrin, I., A. Senegačnik, J. Oman (2004) Analiza obratovanja kotla 1 po rekonstrukciji sistema za razvod
zgorevalnega zraka, poročil št.: 03-1/1-04/JO, UL, Fakulteta za strojništvo, Laboratorij za termoenergetiko,
Ljubljana. [13] Riedel, U., R. Schmidt, J. Warnatz (1992) Different levels of air dissociation chemistry and its coupling
with flow models. In: Bertin J.J., Periaux J., Ballmann J. (eds), Advances in Hypersonics - Vol. 2: Modeling
Hypersonic Flows, Birkhauser, Boston. [14] Uredba o emisiji snovi v zrak iz velikih kurilnih naprav (Ur.l. RS, št. 46/2002) [15] Uredba o emisiji snovi v zrak iz kurilnih naprav (Ur.l. RS, št. 73/94, 51/98, 105/00) [16] Odlok o znižanju mejnih emisijskih koncentracij za velike kurilne naprav (Ur.l. RS, št. 51/97)
Naslova avtorjev: prof.dr. Janez Oman dr. Igor Kuštrin Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo Aškerčeva 6 1000 Ljubljana janez.oman@fs.uni-lj.si igor.kustrin@fs.uni-lj.si
Igor Bole Primož Gostinčar Termoelektrarna toplarna Ljubljana Toplarniška ul. 19 1000 Ljubljana
Prejeto:                                                                Sprejeto:                                                        Odprto za diskusijo: 1 leto
15.11.2004                                                            24.2.2005
Received:                                                             Accepted:                                                      Open for discussion: 1 year
Zniževanje emisij dušikovih oksidov - The Reduction of Nitrogen Oxide Emissions
251
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
UDK - UDC 628.976:628.83
Strokovni članek - Speciality paper (1.04)
Vpliv mikroklimatskih in svetlobnih obremenitev na uspešnost
učencev
The Influence of Microclimatic and Lighting Loads on the Efficiency of Pupils
Samo Fošnarič
Učenci in učitelji so kot udeleženci učnega postopka izpostavljeni obremenitvam, ki jih povzroča učenje, ter hkrati obremenitvam, ki jih povzroča delovno okolje. Pri tem lahko k obremenitvam delovnega okolja nezanemarljivo prispeva tudi kakovost izpisa delovne naloge, ki ob neprimerni razsvetljavi in mikroklimi onemogoča uspešno delo. Rezultati proučevanj nakazujejo, da je treba, prav zaradi pomembnega vpliva delovnega okolja na učence, temu področju nameniti več pozornosti. © 2005 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: okolje delovno, okolje notranje, storilnost, parametri toplotnega okolja)
Pupils and teachers, as participants in the learning process, are exposed to the pressures caused by the learning and working environments. The pressures in the working environment can be significantly increased by the text writeout quality, which during insufficient lighting and in an inappropriate climate can prevent successful work. The results of investigations show that this topic should be given more consideration, especially because of the non-negligible influence of the working environment on pupils. © 2005 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: working environments, interior environments, efficiency, thermal parameters)
0 UVOD
Ljudje smo v današnjem času pogosto izpostavljeni številnim različnim obremenitvam. Te so lahko še posebej problematične v času odraščanja, saj povzročajo probleme v razvoju in imajo velik vpliv na izoblikovanje osebnosti ([20] in [22]). Pri tem tudi učenci in učitelji niso izjeme. Neprestano so namreč pod vplivom številnih obremenitev, ki jih po [15] delimo na biomehanske, zaznavalne, energetske in duševne. Tako lahko hitro začnemo razmišljati o posledicah, ki vodijo tudi do zdravstvenih preobremenjenosti. Te pa se, kakor navaja [23], lahko stopnjujejo vse do izčrpanosti ali celo patoloških odzivov. Zaradi tega je ugodno počutje pri izvajanju fizičnega in umskega dela ključnega pomena za dosego dobrih rezultatov. Otroke je namreč prav zato treba sorazmerno zgodaj navajati na ergonomsko in ekološko prijaznejše okoliščine dela.
Na kaj vse moramo biti pri tem pozorni, smo skušali ugotoviti skozi elemente v prispevku opisane raziskave. Njen glavni cilj je namreč bil
proučiti vpliv različnih klimatskih in svetlobnih delovnih razmer ter kakovosti delovne predloge na učinkovitost opravljanja preprostih delovnih nalog otrok.
Ali obstaja kakšna povezava med vplivom delovnega okolja in kakovostjo izpisa besedila na delovno uspešnost, je poskušalo ugotavljati že veliko avtorjev. Še posebej se je raziskovalo razmerje svetlobno delovno okolje - kakovost besedila na predlogi. Pri tem so raziskovali številne učinke karakteristik izpisov v različnih svetlobnih razmerah [3]. Nekateri, npr.: [2] so ugotavljali, koliko znakov lahko človek razpozna v določenem času, upoštevajoč odziv oči pri branju odlomkov v besedilu. Tudi vpliv hitrosti branja [10], glede na velikost črk v besedilu ali razpoznavnost številk glede na kontrast [19] je že bilo predmet raziskav. Še posebej pri branju številk, ki so bile glavna besedilna informacija v naši raziskavi, je bilo ugotovljeno, da ima osvetljenost po ugotovitvah nekaterih avtorjev ([17] in [7]) izrazito pomembno vlogo. Če vpletemo v obseg še toplotno delovno okolje, ki je prav tako po
252

Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
ugotovitvahštevilnih avtorjev ([18] in [14]) ključnega        izbrali tri področja toplotnega delovnega okolja, tri
pomena za delovno uspešnost, pa zadeva postane        področja svetlobnega delovnega okolja ter dve
bistveno manj raziskana. Še posebej, če se omejimo        kategoriji kakovosti izpisa, je bil vsak učenec 18-krat
na specifično generacijo ljudi - otroke.                          vključen v obseg raziskave. To pa je pomenilo 324
opravljenih meritev. 1 MATERIALI IN METODE
TESTNE NALOGE
1.1 Udeleženci in instrumenti                                                   Na      podlagi      predvidevanj,      da
spremenljivost mikroklimatskih ter svetlobnih
Na podlagi predstavljenih izhodišč smo se        delovnih razmer, upoštevajoč kakovost delovne
tako   odločili raziskati vpliv dveh dejavnikov        predloge, pomembno vpliva na delovno uspešnost,
delovnega okolja, in sicer toplotnega ter svetlobnega        smo se odločili izdelati teste, ki bi po svoji
okolja, vključujoč kakovost delovne predloge        preprostosti in splošnosti izločili vpliv vsake
(besedila) na učinkovitost pri delu. Pri tem smo        predhodne vadbe in bi bili popolnoma neodvisni
uporabili klasična besedila za ugotavljanje        drug od drugega, kar pomeni da se določen problem
učinkovitosti pri delu z različno jasnostjo izpisa na        vzdolž vseh besedil ne bi ponovil. Testi so bili
podlagi, na kateri so zajemali osnovno matematično        sestavljeni iz preprostih računov, ki so vsebovali
opravilo seštevanja. Raziskava je potekala v umetno        osnovno matematično opravilo seštevanja. Na
ustvarjenih razmerah klimatizirne komore (sl. 1), v        vsakem listu je bilo 36 računov, in sicer takšnih, da
njo pa je bilo vključenih 18 učencev nižjih razredov        je učenec moral sešteti številke in rezultat vpisati
osnovne šole, starih od 9 do 10 let. Pri vsem tem smo        pod črto. Učenci so pred začetkom izvedbe meritev
izhajali iz osnovne zamisli, da spremenljivost        imeli 3 do 5 minut časa za prilagoditev danim
mikroklimatskih in svetlobnih delovnih razmer        razmeram dela. Samo testiranje pri posamezni
povzroča različno uspešnost. V raziskavi nismo zajeli        kombinaciji delovnih razmer je trajalo 15 minut. Ker
elementov zvočnega delovnega okolja ter kakovosti        je bil čas reševanja omejen in ker je obstajala velika
zraka, ki bi lahko, gledano hipotetično, pomembno        verjetnost, da bi kateri od učencev prehitro rešil
sooblikovala elemente učinkovitosti pri delu.                 vse izračune in ostal brez dela, smo pripravili še
Najpomembnejši parametri toplotnega        dodatna dva testna lista. Pri končni analizi so šteli
delovnega okolja (temperatura zraka, hitrost gibanja        izključno le pravilni in nepravilni odgovori. Števila
zraka, relativna vlažnost) so bili vzdrževani z        in z njimi sestavljeni računi so bili izbrani po naključni
ustreznimi nastavitvami v klimatizirni komori ter        izbiri z uporabo preglednic naključnih števil [21].
nastavljeni na določene vrednosti. Podobno so bili        Po vsaki končani testni kombinaciji so učenci
vzdrževani tudi parametri svetlobnega delovnega        izpolnili tudi vprašalnik o subjektivnih občutkih
okolja (osvetljenost) v klimatizirni komori. Ker smo        med izvedbo meritev.
Sl. 1. Nadzorna miza in vhod v klimatsko komoro
Vpliv mikroklimatskih in svetlobnih obremenitev - The Influence of Microclimatic and Lighting Pressures         253
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
KLIMATSKI RAZMERE
V zamisli raziskave smo učinek posameznih dejavnikov toplotnega okolja izrazili z enim indeksom. Osredotočili smo se na indeks efektivne temperature - ET, ki izhaja iz subjektivne primerjave toplotnega občutja v nekem okolju s primerjalno klimo. Iz tega izhaja, da je efektivna temperatura tista temperatura skoraj mirujočega zraka (v=0,1 m/s) nasičenega z vodno paro (RV=100%), ki človeku vzbuja enak toplotni občutek kot kombinacije temperature zraka, vlage in hitrosti gibanja zraka v analiziranem prostoru [13]. Naši klimatski parametri so upoštevali priporočila ([1] in [13]), iz katerih smo določili optimalne vrednosti ET za specifično šolsko delo (glej preglednico I).
Pri   določitvi   vrednosti   efektivne temperature smo uporabili enačbo:
ET = 37-
0,68-0,14
RV 100
1
+
1
*(37-ta )-
1,76+ 1,4 xv
0,75
ar
-0,29xta(1- RV )
pri tem pomenijo: ET efektivna temperatura v °C RV relativna vlažnost zraka v % v     hitrost gibanja zraka v m/s t ar   temperatura zraka v °C
Prav tako smo v tem obsegu posamezne kombinacije toplotnih klimatskih razmer v približkih ovrednotili z indeksom PSV (predvidena srednja vrednost), povzetem po standardu SIST EN ISO 7730 [9], ki ga je razvil Fanger [5]. Indeks PSV je dejansko predvidena ocena udobja, ki jo lahko podajo osebe po sedemstopenjski toplotni lestvici [1]. Indeks PSV se lahko razbere iz posebnih preglednic, podanih v standardu ISO 7730 ali pa se izračuna po naslednji enačbi:
PSV = (0,303-0,036M +0,028) {(M -W) --3,05x10-3x\_5733-6,99(M-W)-pa  ]-
-0,42x[(M-W)-58,15 ]-
-1,7x10-5M(5867-pa)-0,0014M(34-ta )-
-3,96x10-8fx[(tcl+273)4-(tr + 273)4 ]-
-fcl hc(tcl-ta) }
kjer so:
tcl = 35,7 - 0,028(M - W) - Icl {3,96 x 10-8fcl x x[(tcl + 273)4-(tr+273)4  ] + fclhc(tc-ta ) }
ta )0,25 za : 2,38(tcl
ta )0,25 > 12,1 var
=   l2,38(tclta)      za:2,38(tclta)          12,1var
C    \12,1 varza:2,38(tcl -ta )0,25 < 12,1var
= J1,00 + 1,290Iclza: Icl < 0,078m2oC/ W
fd    [1,05 + 0,645Iclza:Icl > 0,078m 2 °C/W
M presnova v W/m2 W mehansko zunanje delo v W/m2 Icl toplotni upor obleke v m2°C/W /   razmerje med površino oblečenga in golega cl   človeka
t    temperatura zraka v °C p   parni tlak v Pa
h   koeficient konvekcijskega prenosa v W/m2°C varhitrost gibanja zraka v m/s
SVETLOBNE RAZMERE
Stopnje osvetlitev smo izbrali s predpisi za razsvetljavo šolskih prostorov, pri tem pa upoštevali tudi mogoče verjetnosti različnih težavnostnih razmer dela. Pri določitvi vrednosti osvetljenosti delovnega prostora smo se osredotočili neposredno na predpise v tej meri, da smo hkrati upoštevali mednarodna priporočila in veljavne standarde, to so nemški DIN, IES in TGL [8].
Preglednica 1. Nastavljivi parametri klimatskih in svetlobnih razmer v klimatski komori
PODNEBNE RAZMERE					SVETLOBNE RAZMERE
Temperatura °C	Relativna vlažnost %	Hitrost gibanja zraka m/s	ET °C	PSV indeks	Osvetljenost delovne površine lx
18	30	0,3	15,5 (ETmin)	- 0.74 malo hladno	100 – 110 (Emin)
23	50	0,3	20,2 (ETopt)	0,36 nevtralno	650 – 700 (Eopt)
28	40	0,3	23,6 (ETmaks)	+ 1,34 malo toplo	1000 – 1100 (Emaks)
254
Fošnarič S.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
DELOVNA PREDLOGA
V sklopu priprave delovne predloge za testiranje smo izhajali iz predvidevanj, da se učencem in tudi vsem drugim velikokrat dogaja, da je zapis, ki ga dobimo za prebrati, slabši. Še veliko huje je, če je ta zapis ključnega pomena, na podlagi katerega pričakujemo ustrezne rezultate in z vsem tem povezan uspeh. Tako smo kot skrajno slab izpis upoštevali izpis “slab izpis - osnutek”, ki ga računalniški matrični tiskalnik izpiše takrat, ko ima že slabši trak. Za dober izpis pa tistega, ki ga z uporabo računalniškega izpisa dobimo v področju “dober”. Na ta način smo dobili dva različna izpisa testnih nalog, ki bi imela lahko pomembno vlogo pri ugotavljanju uspešnosti v različnih delovnih razmerah.
1.2 Izvedba in postopek preizkusa
Meritve so bile izvedene v klimatski komori, ki ima izmere 2,95 mx1,84 mx2,36 m ter omogoča dosego temperaturnih razmer v razponu od -30 °C do +50 °C (± 0,5 °C), relativne vlažnosti od 25% do 95% (±1%), kar je odvisno od nastavljene temperature ter dokaj zvezno spreminjane hitrosti gibanja zraka skozi klimatsko komoro v mejah od 0,3 m/s do 1,2 m/s (± 0,05 m/s). Postopek meritev je bil izveden v prostoru klimatske komore na takšen način, da so učenci v parih reševali testne naloge. Po dobljenih rezultatih, ki so jih sestavljali pravilni ali napačni izračuni učencev, smo podatke statistično obdelali s statističnim programom za družbene vede SPSS (Statistical Package for the Social Sciences). Pri tem smo na ravni 5-odstotnega tveganja uporabili analizo variance. Tako smo uporabili v fazi potrjevanja oziroma zavrnitve raziskovalnih hipotez test t za testiranje razlik med aritmetičnimi povprečji dveh skupin, test F za testiranje razlik med aritmetičnimi povprečji več skupin ter korelacijsko analizo.
2 REZULTATI IN RAZPRAVA
V raziskavi smo se osredotočili na opazovanje vpliva posameznih dejavnikov delovnega okolja na uspešnost ter hkrati tudi na opazovanje vpliva teh dejavnikov v medsebojnih vplivih na delovno uspešnost.
Zastavili smo si številne hipoteze, ki smo jih kategorično razdelili v dve skupini, na podlagi katerih predvidevamo, da:
-   imajo različni dejavniki delovnega okolja pomemben vpliv na  učinkovitost pri delu;
-   dejavniki delovnega okolja v vseh mogočih medsebojnih odnosih pomembno vplivajo na učinkovitost pri delu.
Na podlagi dobljenih rezultatov, lahko sklepamo, da ima kakovost delovne predloge pomemben vpliv na uspešno reševanje nalog (P=0,017), seveda če je predmet opazovanja samo delovna predloga. Razmerje med delovno uspešnostjo in delovno predlogo lahko razberemo iz preglednice 2.
Osvetljenost delovnega prostora prav tako kakor sama delovna predloga pomembno vpliva na delovno uspešnost otrok (P= 0,013). Število rešenih preprostih izračunov je torej najboljše takrat, ko je osvetljenost največja (E ak ), najslabše pa takrat, ko je osvetljenost najmanjša (E ), kar lahko razberemo iz preglednice 3. Premajhna osvetljenost učilnice je lahko torej tisti dejavnik, ki povzroči upadanje uspešnosti pri delu, medtem ko povečana osvetljenost to uspešnost dviguje. Vsekakor to ni neomejeno!
Toplotne razmere v razredu imajo dokaj pomembno vlogo. Učenci se že pri reševanju preprostih nalog odzovejo vplivom toplotnega okolja, kar pomeni samo še potrditev študij nekaterih drugih avtorjev, opravljenih v 70. letih in kasneje
Preglednica 2. Statistično pomembna razlika števila pravilnih odgovorov glede na kakovost izpisa delovne naloge


Kakovost delovne predloge
N
slaba draft - (1)
dobra normal - (2)
Povprečje
Število pravilnih odgovorov
Stand.            Stand.
odstopanje
162             58,08              20,17               1,59
162             63,55              20,96               1,65
napaka
t
Stopnja prostosti
- 2,39
322
P
0,017
Vpliv mikroklimatskih in svetlobnih obremenitev - The Influence of Microclimatic and Lighting Pressures
255

Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
Preglednica 3. Statistično pomembna razlika števila pravilnih odgovorov glede na tri različne svetlobne pogoje

E
N
Povprečje
Število pravilnih odgovorov Stand.
Emaks.           108               64,07               20,36
odstopanje
Emin.            108               56,15               19,50
Eopt.             108               62,22               21,61               4,415                   0,013
Preglednica 4. Statistično pomembna razlika števila pravilnih odgovorov glede na tri različne toplotne pogoje
ET
N
ETmin.             108
ETopt.             108
Število pravilnih odgovorov
Povprečje
ETmaks.           108                60,04                19,32
Stand. odstopanje
51,72                17,21
70,69                21,08               26,281               0,000
([14] in [16]). Rezultati opravljenih meritev so statistično pomembni na ravni (P=0,000). Iz preglednice 4 je mogoče razbrati, da so odstopanja v uspešnosti dela dokaj velika v obeh skrajnih klimatskih področjih (območje ocenjenega indeksa PSV; - 1 malo hladno ter + 1 malo toplo). Meritve so tudi pokazale, da je toplotno okolje pri ET (PSV = - 1) za učence manj ugodno kakor pa okolje ET      (PSV = + 1).
Pri proučevanju učinka vseh treh parametrov, torej toplotnega in svetlobnega okolja ter kakovosti delovne predloge v medsebojnem odnosu na delovno učinkovitost rezultati sicer nakazujejo večjo uspešnost v ugodnejših kombinacijah delovnega okolja, vendar niso statistično pomembni (P=0,545). Večja uspešnost se lahko razbere iz stolpcev grafičnega prikaza (sl. 2) v optimalnih razmerah (ET t
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
ETmin ETmin ETmin ETopt   ETopt ETopt ETmaksETmaksETmaks Emin     Eopt    Emaks   Emin     Eopt Emaks    Emin     Eopt    Emaks
DELOVNI POGOJI
PSV = - 1		PSV = 0		PSV = + 1
Sl. 2. Grafični prikaz medsebojnega vpliva dejanske temperature (ET), osvetljenosti (E)   in kakovosti delovne predloge (“slabo - draft” in “normalno - normal”) na učinkovitost pri delu
256
Fošnarič S.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
Preglednica 5. Pregled izračunanih korelacijskih koeficientov in statističnih pomembnosti
	Pravilni odgovori	Napačni odgovori	Vprašanje  Vprašanje  Vprašanje 1                   2                  3			Vprašanje 4	Vprašanje  Vprašanje 5                  6        |	
Pravilni odgovori	-	- 0,0621 P=0,265 -	- 0,3062 P=0,000 * *	0,2536 P=0,000 * *	0,1928 P=0,000 * *	0,1940 P=0,000 * *	0,1593 P=0,000 * *	0,3613 P=0,000 * *
Napačni odgovori	- 0,0621 P=0,265 -	-	- 0,1355 P=0,015 *	0,1499 P=0,007 * *	- 0 ,1226 P=0,027 *	- 0,0747 P=0,180 -	- 0,1688 P=0,002 * *	- 0,1501 P=0,007 * *
Vprašanje 1	- 0,3062 P=0,000 * *	- 0,1355 P=0,015 *	-	- 0,3564 P=0,000 * *	- 0 ,3063 P=0,000 * *	- 0,2207 P=0,000 * *	- 0,1427 P=0,010 *	- 0,4365 P=0,000 * *
Vprašanje 2	0,2536 P=0,000 * *	0,1499 P=0,007 * *	- 0,3564 P=0,000 * *	-	0,6393 P=0,000 * *	0,5092 P=0,000 * *	0,3448 P=0,000 * *	0,5580 P=0,000 * *
Vprašanje 3	0,1928 P=0,000 * *	- 0 ,1226 P=0,027 *	- 0 ,3063 P=0,000 * *	0,6393 P=0,000 * *	-	0,3170 P=0,000 * *	0,0928 P=0,095 -	0,5091 P=0,000 * *
Vprašanje 4	0,1940 P=0,000 * *	- 0,0747 P=0,180 -	- 0,2207 P=0,000 * *	0,5092 P=0,000 * *	0,3170 P=0,000 * *	-	0,1585 P=0,004 * *	0,3851 P=0,000 * *
Vprašanje 5	0,1593 P=0,000 * *	- 0,1688 P=0,002 * *	- 0,1427 P=0,010 *	0,3448 P=0,000 * *	0,0928 P=0,095 -	0,1585 P=0,004 * *	-	0,3574 P=0,000 * *
Vprašanje 6	0,3613 P=0,000 * *	- 0,1501 P=0,007 * *	- 0,4365 P=0,000 * *	0,5580 P=0,000 * *	0,5091 P=0,000 * *	0,3851 P=0,000 * *	0,3574 P=0,000 * *	-
( *)   = 0,113 statistična pomembnost korelacije (5%)
(**) = 0,148 velika statistična pomembnost korelacije (1%)
(-)    = nepomembna korelacija
oziroma PSV=0 ter E ), pri katerih je delovna učinkovitost boljša kakor pri ekstremno dobrih oziroma slabih delovnih razmerah. V področju najslabših delovnih razmer (ET oziroma PSV= - 1 ter vse možne kombinacije E) lahko opazimo, da ima poseben prispevek k delovni uspešnosti osvetljenost, saj je delovni rezultat s povečanjem osvetljenosti vse boljši (to velja za obe kakovosti delovne predloge). Pri najboljših delovnih razmerah (ETk oziroma PMV= + 1 ter vse mogoče kombinacije E) pa je razbrati, da ima toplotno okolje pomembnejšo vlogo, saj ne glede na osvetljenost v delovni uspešnosti ni bistvenih razlik. To velja tako za slabšo kakor za boljšo kakovost delovne predloge. Težnjo v tej smeri smiselno poudarja tudi korelacijska analiza subjektivnih ocen (Preglednica 5).
Z analizo subjektivnega gledanja posameznika smo poskušali najti zanimivejše korelacijske zveze, ki lahko rabijo kot dodatna vodila k razkrivanju problematike. Tako so učenci po vsakem testiranju odgovarjali na naslednjih pet vprašanj, ki so imela petstopenjsko ocenjevalno lestvico ter na
eno vprašanje odprtega tipa:
Vprašanje 1:   Kako ocenjuješ svojo utrujenost po
opravljeni nalogi ?
Vprašanje 2: Kako ocenjuješ splošne razmere pri
izvajanju naloge ?
Vprašanje 3: Kako ocenjuješ toplotne razmere, pri
katerih si računal ?
Vprašanje 4: Kako ocenjuješ svetlobne razmere, pri
katerih si računal ?
Vprašanje 5: Kaj meniš o kakovosti izpisa (tiska)
na delovnih listih pri teh razmerah dela ?
Vprašanje 6: Z nekaj besedami opisi splošno
počutje in razpoloženje v času izvajanja testiranja !
Razlaga posameznih zvez:
-   Učenci, ki po svojem delu niso bili utrujeni (VPR.1) so imeli več pravilnih odgovorov (r1=0,306).
-   Učenci, ki so najbolje ocenjevali toplotne razmere (VPR.3), svetlobne razmere (VPR.4) ter kakovost delovne predloge (VPR.5), so imeli tudi več pravilnih odgovorov (r3=0,193; r4=0,194; r5=0,159).
-   Učenci, ki po opravljeni nalogi niso bili utrujeni
Vpliv mikroklimatskih in svetlobnih obremenitev - The Influence of Microclimatic and Lighting Pressures         257
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
(VPR. 1), so splošne razmere bolje ocenjevali (VPR. 2). (r1 -0,354)
-  Učenci, ki so se med testiranjem počutili bolje (VPR.6), so naredili tudi manj napak (R =-0,150).
-  Zanimivo, da korelacijska povezanost med boljšim ocenjevanjem svetlobnih razmer (VPR. 4) ter manj napakami obstaja, vendar ni statistično pomembna (r=-0,075).
Gledano primerjalno (sl. 2 in odgovori učencev) lahko ugotovimo, da se pozitivni odgovori učencev in rezultati meritev še posebej ujemajo v območju optimalnih delovnih razmer. To daje pomembno informacijo o nujnosti spremljave delovnih razmer v šolah od ustreznih služb, ki bi naj preverile, kako se upoštevajo ustrezno predpisani standardi teh razmer v resničnih šolskih razmerah.
3 SKLEP
Problemi v odnosu delovno okolje - človek so vedno bolj pomembni in velikokrat se nanje resno opozarja ([11], [12] in [4]). Zato ugotovitve, ki jih daje predstavljena raziskava niso nekaj čisto novega. Nakazujejo pa, da dejavnikov delovnega okolja ne gre zapostavljati. Po vsem predstavljenem lahko povzamemo, da slabša kakovost delovne predloge v vseh proučevanih delovnih okoljih, gledano posamično, pomembno vpliva na delovno učinkovitost. Če pa opazujemo postopek širše (upoštevanje vzajemnega vpliva vseh dejavnikov), lahko ugotovimo, da kljub nakazani težnji o statistično pomembnem vplivu ne moremo govoriti,
čeprav analiza subjektivnih ocen učencev daje drugačne namige.
Toplotno in svetlobno delovno okolje ter kakovost delovne predloge so torej lahko takšni dejavniki, ki prispevajo h končnemu uspehu celo pri razmeroma preprostih delovnih nalogah.
Izhajajoč iz ugotovljenega lahko napovemo, da bi bil v primeru zahtevnejših nalog in vključevanja drugih elementov delovnega okolja, npr. hrup in kakovost zraka, vpliv proučevanega delovnega okolja še bolj izrazit.
Gledano iz ergonomsko-ekološkega vidika se lahko po opravljenem preizkusu tudi vprašamo, ali je časovna postavitev različnih sklepnih preverjanj znanj učencev v podnebno neugodno, zgodnje poletno obdobje, primerna.
Praksa velikokrat kroji svojo pot. Zato naj jo teorija začrta tako, da bo ta čim bolj prilagodljiva. In prilagajanje delovnega okolja ritmu, načinu, vrsti in zmožnostim dela naj bi bila podlaga obveznostim učencev, ki jih narekuje učni postopek.
Tako dandanes že potekajo temeljitejša proučevanja “varnostno tehničnih” razmer v slovenskih šolah [6]. Le te vključujejo v svoje programe tudi meritve proučevanih razmer. Že prvi rezultati kažejo, da bo potreben bistveno temeljitejši primerjalni postopek v tem smislu, da bo postala šola hkrati tudi varna in zdrava šola. Navsezadnje je učenje v primernem podnebju, ob primerni naravni ali umetni razsvetljavi, vključujoč dober uporaben način, ne samo učinkovitejše, temveč bolj sproščujoče in navsezadnje lažje. In ker se po navadi vse začne ter konča pri denarju, gledano dolgoročno, tudi bistveno cenejše.
4 LITERATURA
[1]    ASHRAE. (1992] Thermal environmental conditions for human occupancy, ASHRAE Standards, (New
York ASHRAE). [2]    Bouma, H. (1980) Visual reading processes and the quality of text displays. In Gradjean, E and Vigliani, E.
(Eds.) Ergonomics Aspects of Visual Display Terminals, (London: Taylor & Francis). [3]    Boxce, PR. (1981) Human factors in lighting, (London: Applied Science Publishers), 111 - 160. [4]    Evans, G. W., P. Lercher, M. Meis, H. Ising and W.W. Kofler (2001) Community noise exposure and stress
in children, Journal of Acoustical Society of America, 109, 1023 - 1027. [5]    Fanger, P.O. (1972) Thermal comfort, New York: McGraw-Hill Book Company. [6]    Fošnarič, S. (2001) Analiza delovnega postopka pri praktičnem pouku s poudarkom na projektni nalogi
(An analysis of the working process in practical classes with the accent on the project task), Strojniški
vestnik, 7, 313-324. [7]    Grandjean, E. (1988) Fitting the task to the man, 4th ed. (London: Taylor & Francis). [8]    IES NOMENCLATURE COMMITTE. (1979) Proposed American national standard nomenclature and
definition for illuminating engineering, Journal Illuminating Engineering Society, 9, 2 - 46.
258
Fošnarič S.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 252-259
[9]    ISO 7730. (1994) Moderate thermal environments - Determination of the PMV and PPD indices and
specification of the conditions for thermal comfort, International Standardization Organization. [10] Luckiesh, H. and F.K. Moss (1937) The Science of Seeing, (New York: Van Nostrand.). [11] Mah, J. (2000) The Wichita Eagle, Better schools, better learning, 7 February, 1A. [12] Maxwell, L.E. and G.W. Evans (2000) The effects of noise on pre-school children's pre-reading skills,
Journal of Environmental Psychology, 20, 91 - 97. [13] McIntyre, P.A. (1980) Indoor climate. (London: Applied Science Publishers). [14] Pepler, R.D. (1971) Variations in students tests performances and classroom temperatures in climate
controled and non-climate controled schools. ASHRAE Transactions, 77, 35 - 42. [15] Rohmert, W. (1984) Das Belastungs-Beanspruchungs-Konzept, Zeitschrift fur Arbeitswissenschaft 38,
193 - 220. [16] Ryd, H. and D. Wyon (1970) Methods of evaluating human stress due to climate, (Stockholm: National
Swedish Council for Building Research), Document 6. [17] Sanders, M.S. and E.J. McCormik (1990) Human factors in engineering and design. (New York: McGraw
- Hill International Edition), 91 - 131.
[18] Schoer, L. and J. Shaffran (1973) A combined evaluation of three separate research projects on the effects
of thermal environment on learning and performance. ASHRAE Transactions,73, 97 - 108. [19] Timmers, H. (1978) An effect of contrast on legibility of printet text, IPO Annual Progress Report, 13, 64
- 67.
[20] Troussier, B., C. Tesniere, J. Fauconnier, J. Grison, R. Juvin and X. Phelip (1999) Comparative study of two different kinds of school furniture among children, Ergonomics, 42, 516 - 526.
[21] Wayne, W.D. (1998) Biostatistics, 7th ed., A foundation for analysis in the health sciences, Table A-2, Random Digits, (New York: John Wiley & Sons, Inc.).
[22] Whittfield, J.K., S.J. Legg and D.I. Hedderley (2001) The weight and use of schoolbags in New Zeland secondary schools, Ergonomics, 44, 819 - 824.
[23] Wiener, J.S. (1982) The measurement of human workload, Ergonomics, 25, 953 - 965.
Avtorjev naslov: prof.dr. Samo Fošnarič Univerza v Mariboru Pedagoška fakulteta Koroška cesta 160 2000 Maribor samo.fosnaric@uni-mb.si
Prejeto:                                                                Sprejeto:                                                        Odprto za diskusijo: 1 leto
12.9.2003                                                              2.12.2004
Received:                                                             Accepted:                                                      Open for discussion: 1 year
Vpliv mikroklimatskih in svetlobnih obremenitev - The Influence of Microclimatic and Lighting Pressures         259
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 260-266 UDK - UDC 629.4.01:629.423 Strokovni članek - Speciality paper (1.04)
Zmogljivost nove Siemensove lokomotive na Slovenskih
železnicah
Capacity of the New Siemens Locomotive on Slovenian Railways
Bojan Cene
Slovenske železnice so v Sloveniji največji prevoznik v tovornem in v potniškem prometu. Zaradi vse večjih zahtev sosednjih držav in notranjih podjetij v državi po prevozu tovora se je izkazalo, da v Sloveniji potrebujemo sodobnejša vlečna vozila, saj nase lokomotive niso zmožne zadovoljiti mednarodnih zahtev. Stare so že okoli 40 let, nimajo zadovoljive moči, poleg tega so njihovi stroški vzdrževanja previsoki. Zaradi tega bo pričela v letu 2006 na Slovenskem obratovati Siemensova večsistemska lokomotiva 6 MW, ki je izdelana po vseh evropskih merilih in bo lahko obratovala v različnih sistemih električne vleke. V prispevku so podrobno prikazane vse značilnosti te lokomotive z njeno zmogljivostjo, ki je pomembna predvsem za vleko tovornega vlaka na neustreznih progah s prevelikimi vzponi. © 2005 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: lokomotive, sile vlečenja, obremenitve, moč)
The Slovenian railways are considered the largest carrier of freight and passenger traffic in Slovenia. Because of permanently increasing demands of neighbouring countries and domestic companies for transporting of loads we need more modern traction vehicles in Slovenia. Slovenian locomotives are around 40 years old, they are becoming too expensive to maintain, and being too weak they are not capable of satisfing international demands. That is why in 2006 the Slovenian railways will introduce multi-voltage Siemens 6 MW locomotives. This locomotive is made to meet all European standards and will be able to work in different systems of electric traction. In addition to the obsolete locomotives, Slovenia also has unsuitable tracks with too steep climbs. That is why all the characteristics of this locomotive are shown in detail in the paper and this locomotive has a large capacity for the traction of goods trains. © 2005 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: locomotives, traction force, locomotive loadings, locomotive power)
0 UVOD
Slovenske železnice imajo namen kupiti 20 Siemensovih večsistemskih lokomotiv v skupni vrednosti 77,8 milijonov evrov. Gre za štiriosne večsistemske lokomotive z maso 87 ton (sl. 1). Nove lokomotive bodo lahko vozile v naslednjih sistemih električne vleke:
-   enosmerni sistem 3 kV,
-   enofazni sistem 25 kV, 50 Hz,
-   enofazni sistem 15 kV, 16 2/3 Hz.
Njihova moč bo 6 MW z vlečno silo 300 kN in oznako SŽ 541. Lokomotiva bo dosegla največjo hitrost 200 km/h pri vleki potniškega vlaka.
Podobne lokomotive že vozijo tudi po progah nemških, madžarskih, avstrijskih in italijanskih železnic. Za nakup lokomotiv s podobnimi karakteristikami so se odločili tudi v Švici in na Češkem. Pred izbiro je med 19. in 23. januarjem 2004 potekalo natančno preizkušanje večsistemske lokomotive z oznako ES 64 F4 004, ki ima enake elemente kakor izbrani tip lokomotive; razlike so le v končni hitrosti in vrsti podstavnih vozičkov. Preizkusi so potekali na progi Koper - Divača. Lokomotiva je vse preizkuse odlično opravila in dosegla kar nekaj rekordov na tej progi. Obremenitev omenjene lokomotive pri preizkusih na koprski progi je bila v območju od 727 t do 1856 t. Pri tem so se testirale
260

Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 260-266
Sl. 1. Siemensova večsistemska lokomotiva
speljave vlaka na največjem vzponu 26 %o, pri čemer je ta lokomotiva zelo izpopolnjena, saj je pri masi vlaka 900 t na tem odseku dosegla hitrost 70 km/h. Težava se je pojavila v energetskem sistemu. Pri preizkusni vožnji ni smel na tem območju voziti noben drugi vlak, ker je ta lokomotiva povzročila prevelike obremenitvene toke in padce napetosti. Pomeni, da imamo v Sloveniji premalo električnih napajalnih postaj za lokomotive 6 MW.
1 VLEČNA KARAKTERISTIKA SIEMENSOVE LOKOMOTIVE 6 MW
Za oceno uporabne vrednosti neke lokomotive je zelo pomembna oblika krivulje, ki prikazuje velikost vlečne sile Fv (njeno spreminjanje) na obodu pogonskih koles v odvisnosti od hitrosti:
F v = f (v)
(1).
To zvezo imenujemo VLEČNA KARAKTERISTIKA LOKOMOTIVE, ki jo običajno prikazujemo grafično.
Na sliki 2 je prikazana vlečna karakteristika trisistemske Siemensove lokomotive v enosmernem delovanju 3000 V ter v enofaznem sistemu 25 kV, 50 Hz in 15 kV, 16 2/3 Hz [1].
Lokomotiva doseže pri speljavi največjo vlečno silo na obodu pogonskih koles 300 kN. Pri pospeševanju do hitrosti 80 km/h vlečna sila upade na 270 kN v enosmernem načinu delovanja, pri izmeničnem načinu delovanja pa pri 83 km/h na 265 kN. Vrednosti 80 km/h in 83 km/h pomenita kritično hitrost lokomotive pri največji vlečni sili. To pomeni, da bi trajna vožnja s polno vlečno silo s to hitrostjo povzročila pregretje električnih vlečnih motorjev.


300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 10 0
				k				
				<^				
				V|            25 kV, 50 Hz;				
		!          !    \ \			-		V,  16 2/3 H	z
					\    \			
					V\	N       j     3 kV		
------							/   !	------
							s      1 \   N	
					1                i            ">J   ^			X
								^^JX
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
V (km/h) Sl. 2. Vlečna karakteristka Siemensove trisistemske lokomotive
Zmogljivost nove Siemensove lokomotive - Capacity of the New Siemens Locomotive
261
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 260-266
Vlečna sila torej pada od kritične hitrosti po hiperboli [2]:
F
v
(2),
kjer so:
- Fv vlečna sila v kN,
- P   mehanska   moč   lokomotive   na   obodu
pogonskih koles v kW,
- v    hitrost v km/h.
Vlečna karakteristika, ki jo vidimo na sliki 2, je podana od proizvajalca vlečnega vozila, na podlagi katere je treba v vsaki železniški upravi (državi) izračunati zmogljivost lokomotive za vleko določenega vlaka.
2 IZRAČUN ZMOGLJIVOSTI SIEMENSOVE LOKOMOTIVE 6 MW
Zmogljivost lokomotive pove, kakšno maso vlaka je lokomotiva zmožna vleči na določeni progi in s kakšno hitrostjo. Obremenitev lokomotive se izračuna na podlagi največjega vzpona na določenem delu proge. Vzpon proge se izraža v promilih (%o)ali v daN/t po naslednji obliki:
- za vsako tono mase vlaka nastane na vsaki promili vzpona za 10 N upora vzpona ali strmina proge (i) = 196o= 1 daN/t.
Računska in grafična analiza zmogljivosti lokomotive je glavni pogoj, na podlagi katerega se železniška uprava odloči za nakup lokomotive. Vsi izračuni obremenitev lokomotiv se izvajajo po enotnih enačbah, ki veljajo za vso Evropo.
2.1 Izračun obremenitve trisistemske Siemensove lokomotive na koprski progi
Nova lokomotiva 6 MW je najbolj pomembna za vleko tovornih vlakov na progi Koper
- Divača.
Obremenitev lokomotive izračunamo po naslednji enačbi [3]:
Fv-Wl-i-L
Wv+i
kjer so:
- Q   masa vlaka (vagonov) v t,
- Wl upor lokomotive v daN,
- i    strmina proge v %o,
- L   masa lokomotive v t,
- W upor vagonov v daN/t.
(t)
(3),
Vlečno silo preberemo iz karakteristike (sl. 2), ki znaša v enosmernem sistemu 3 kV pri kritični hitrosti 270 kN (27000 daN).
Upor lokomotive izračunamo po naslednji enačbi [4]:
13 -npo                0,03-v2
Wl=0,65 +           + 0 , 01.v +     L       (daN)   (4),
kjer sta:
- n   število pogonskih osi lokomotive,
- v po hitrost v km/h.
Osnovni upor posameznih vrst vagonov izračunamo po naslednji enačbi [3]:
Wv =2,2-   +3L + ( k + 0 , 0 0 7    10      (d aN/ t ) (5),
kjer je:
- k    koeficient vrste vagona (0,107 - prazni tovorni
vagoni, 0,057 - mešani tovorni vagoni, 0,032 -težki tovorni zaprti vagoni, 0,033 - dvoosni in triosni potniški vagoni, 0,025 - štiriosni potniški vagoni) [4].
Pri hitrosti 80 km/h izračunamo po enačbi
(4) osnovni upor lokomotive 4,287 daN in po enačbi
(5)  glavni upor mešanega tovornega vagona 6,096 daN/t. Podatke vstavimo v enačbo (3) in dobimo naslednji izsledek:
Na progi z vzponom 25 %o zmore Siemensova trisistemska lokomotiva 6 MW vleči vlak z maso 800 t s hitrostjo 80 km/h. Pri tej hitrosti že doseže lokomotiva kritično hitrost. Hitrost tovornih vlakov v Sloveniji je največ 75 km/h, pri kateri bo lokomotiva potrebovala manjšo silo od 270 kN.
2.2 Obremenitev Siemensove lokomotive 6 MW na določenih vzponih
V preglednici 1 so prikazane obremenitve Siemensove 6 MW lokomotive na različnih vzponih na Slovenskih železnicah. Obremenitve veljajo za hitrost 80 km/h.
2.3 Zmogljivost Siemensove lokomotive 6 MW pri vleki vlaka z maso 1200 t
Ker je pogoj Evropske zveze vleka tovornega vlaka z maso 1200 t [5], je treba na diagram vlečne karakteristike vrisati vse upore vlaka z maso 1200 t, kar prikazuje slika 3 [1].
Na sliki vidimo, da pri polni vlečni sili prekoračimo kritično hitrost 80 km/h na vzponu proge
262
Cene B.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 260-266
Preglednica 1. Največje obremenitve lokomotive 6 MW na različnih vzponih
VLEČNA SILA LOKOMOTIVE
Fv = 270 kN
v = 80 km/h
VZPON PROGE V %o
0                                      4428
5                                      2394
MASA VLAKA V t
10                                     1624
15                                     1219
20                                      969
25                                      800

350-300, 250 I 200 \ 150-100-50 I
"20
-40
60
-80-
~100
-120
Sl. 3. Vlečna karakteristika lokomotive 6 MW in upori vlaka z maso 1200 t
17 %o. To je dopustno le kratek čas, sicer bi poškodovali vlečne motorje. Presečišče med vlečno karakteristiko in določeno krivuljo uporov določa največjo hitrost na tem vzponu. To pomeni, da lahko vlak z maso 1200 t na vzponu 17%ovozi 70 km/h, kar je v primerjavi z dosedanjo najmočnejšo lokomotivo na SŽ izjemen napredek.
Na večjem vzponu od 17 %o lokomotiva ni več sposobna vleči vlaka z maso 1200 t. S tem smo računsko in grafično potrdili zahtevo Evropske zveze [3], ki določa gradnjo novih prog z največjim vzponom 17%.
Na sliki 4 je prikazana za primerjavo najmočnejša električna lokomotiva na SŽ z oznako 363. Lokomotiva je francoske izvedbe in ima največjo moč na kolesih 2750 kW.
Lokomotiva serije 363 se na SŽ uporablja pretežno za vleko težkih tovornih vlakov na koprski progi. Na sliki 5 sta prikazani njena vlečna karakteristika in zmogljivost.
Lokomotiva serije 363 ima v primerjavi z večsistemsko Siemensovo lokomotivo precej manjšo vlečno silo, ki znaša pri speljavi 260 kN. Njena kritična hitrost 37,5 km/h je precej manjša od Siemensove lokomotive, kar pomeni slabo prepustnost proge. S slike 5 vidimo, da zmore lokomotiva serije 363 na vzponu 16 %o vleči vlak z maso 800 t s hitrostjo 70 km/h. Če primerjamo zmogljivost Siemensove lokomotive na vzponu 16 %o (sl. 3), vidimo da zmore na tem vzponu vleči vlak z maso 1200 t pri isti hitrosti.
3 ADHEZIJSKA VLEČNA SILA LOKOMOTIVE SIEMENS 6 MW
3.1 Splošno o adhezijski vlečni sili lokomotive
Pri speljavi in pri vleki vlaka moramo upoštevati še silo trenja med kolesom in tirnico. Iz
0
Zmogljivost nove Siemensove lokomotive - Capacity of the New Siemens Locomotive
263
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 260-266
Sl. 4. Francoska lokomotiva enosmernega sistema 3000 V, serije 363
300
250
200
150
100
50-
0
			E - lok.	363		Q = 80	0 t	
			26JU^		—"			
								
			-16_%»   -12 %» 10-%»	i^-—-	-^^A	-rrrr	-—	
								
			8%^_ 5%J_		^----	7-:		
							.—-	
								
			3 %o 0%o|____		—-"^	~~~~		
								
								
10
20
30
Vkr 40
v (km/h)
50
60
70
80
Sl. 5. Vlečna karakteristika lokomotive 363 in upori vlaka z maso 800 t
fizikalnih zakonov sledi, da lahko vlak speljemo oziroma vlečemo na določenem delu proge, če je vlečna sila lokomotive manjša ali enaka adhezijski masi lokomotive, kar ponazarja naslednja enačba [6]:
F >F
(6),
kjer sta:
-  y   adhezijski koeficient trenja med kolesom
lokomotive in tirnico,
- G  adhezijska masa lokomotive v kN.
Adhezijsko maso lokomotive izračunamo po drugem Newtonovem zakonu:
kjer je:
- F        adhezijska vlečna sila lokomotive v kN.
Adhezijsko vlečno silo lokomotive F izračunamo po naslednji enačbi [6]:
G  = m-
(8),
kjer sta:
- m   masa lokomotive v t,
- g   pospešek (9,8 m/s2).
F a = y-G a
(7),

264
Cene B.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 260-266
Adhezijski koeficient izračunamo po enačbi [6]:
y = 0, 2 5
8
160 + 20-v
(9).
3.2 Posebnost adhezijske vlečne sile pri Siemensovi lokomotivi 6 MW
Pri hitrosti 80 km/h Siemensove večsistemske lokomotive znaša po enačbi (7) adhezijska vlečna sila lokomotive 217,5 kN. Vlečna sila na obodu pogonskih koles (sl. 2) pa znaša 270 kN. To pomeni, da niso izpolnjeni adhezijski pogoji (en. 6) za takšno hitrost in bo lokomotiva zadrsala. Šele pri manjši hitrosti oziroma manjši vlečni sili bo adhezijska vlečna sila večja od vlečne sile lokomotive na obodu pogonskih koles.
Omenjene težave imamo v Sloveniji na progah z velikimi vzponi, zaradi česar lahko želeno maso vlaka vozimo z zelo majhnimi hitrostmi (okoli 40 km/h).
Nova Siemensova lokomotiva 6 MW ima elektronsko krmiljenje adhezijskega koeficienta, ki zaradi tega znaša nespremenljivo 0,36 pri speljavi in pri velikih hitrostih [2]. Po izračunih znaša adhezijska vlečna sila Siemensove lokomotive pri hitrosti 80 km/h 313,2 kN, kar je precej nad vlečno silo lokomotive na obodu pogonskih koles (270 kN). Pomeni, da bomo z novo Siemensovo lokomotivo 6 MW zaradi krmiljenja na koprski progi brez težav obvladali maso vlaka 800 t pri hitrosti 75 km/h.
4 MOČ SIEMENSOVE LOKOMOTIVE 6 MW
4.1 Mehanska moč lokomotive
Mehanska moč lokomotive je moč na obodu pogonskih koles lokomotive in jo izračunamo po enačbi [7]:
F -v P  = v—  (k W)
360
(10).
Pri trisistemski Siemensovi lokomotivi znaša mehanska moč pri hitrosti 80 km/h in pri vlečni sili 270 kN točno 6000 kW.
4.2 Moč lokomotive na vlečnem kavlju
Moč lokomotive na vlečnem kavlju je koristna moč za vleko vlaka in je od mehanske moči lokomotive P manjša za osnovni upor lokomotive
(4). To moč izračunamo po enačbi [7]:
(Fv-wl)-v
P
360
(k W)            (11),
kjer je:
- Pk moč lokomotive na vlečnem kavlju.
Pri Siemensovi trisistemski lokomotivi znaša moč na vlečnem kavlju pri hitrosti 80 km/h 5998 kW.
4.3 Električna moč lokomotive
Električna moč lokomotive je tista, ki jo dobimo na odjemniku toka lokomotive in je v odvisnosti od obremenitvenega toka lokomotive in od napetosti voznega omrežja. Obremenitveni tok lokomotive v enosmernem omrežju 3000 V izračunamo po enačbi [8]:
F -v I = v—  (A )
(12),
o     1000
kjer je:
- Io   obremenitveni tok lokomotive.
Siemensova trisistemska lokomotiva obremenjuje enosmerno vozno omrežje napetosti 3000 V pri vlečni sili 270 kN in pri hitrosti 80 km/h s tokom 2160 A.
Če to vrednost pomnožimo z imensko napetostjo voznega omrežja 3000 V dobimo vrednost električne moči lokomotive 6480 kW.
5 SKLEP
Trisistemska Siemensova lokomotiva moči 6 MW pomeni za Slovenske železnice velik napredek. Trenutno najmočnejša lokomotiva na SŽ ima moč 2,75 MW in zmore na vzponu proge 26 %o obremenitev vlaka z maso 700 t s hitrostjo 40 km/h. Siemensova 6 MW lokomotiva zmore na tem vzponu obremenitev 800 t s hitrostjo 80 km/h, kar pomeni precejšnji napredek v prepustnosti proge. Na sliki 3 smo videli, da je vzpon proge glavni problem obremenitve lokomotive in da je vzpon 17 %o mejna vrednost sodobne večsistemske lokomotive. Zato se vse nove proge v Evropi projektirajo z največjim vzponom 17 %o. Naslednja težava Slovenskih železnic je v zastarelem in pomanjkljivem elektroenergetskem sistemu. Električna moč Siemensove lokomotive 6 MW doseže pri polni obremenitvi prek 6 MW, kar pomeni, da je lokomotiva močnejša od večine električnih napajalnih postaj na Slovenskih železnicah. Moči napajalnih postaj se pri nas gibljejo
Zmogljivost nove Siemensove lokomotive - Capacity of the New Siemens Locomotive
265
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 260-266
od 4,5 MW do 7,5 MW. Povprečna medsebojna        napajalnih   postaj   z   največjo   medsebojno
oddaljenost napajalnih postaj je v Sloveniji 30 km.        oddaljenostjo 15 km. Zato je na tej lokomotivi
Evropske države, ki imajo enosmerni sistem električne        omogočeno s posebnim stikalom omejiti vlečno silo
vleke 3000 V,   so podvojile število električnih        in se tako prilagoditi sedanjemu sistemu.
6 LITERATURA
[1] Cene, B. (2004) Modernizacija električne vleke na SŽ, Magistrsko delo, Univerza v Mariboru,FERI, Maribor.
[2] Jagodic, F. (1963) Električna vleka, Univerzitetna založba v Ljubljani, Ljubljana.
[3] NAVODILO 52 NA JŽ, Poslovodni odbor Skupnosti Jugoslovanskih železnic, Beograd, 1989.
[4] Siemens, Predstavitev trisistemske lokomotive, Sejem elektronike v Ljubljani, Ljubljana, 2001.
[5] Direktiva 96/48/ES, Bruselj, 2002.
[6] Dinič, D. (1984) Železnička vučna vozila, Saobračajni fakultet u Beogradu, Beograd.
[7] Cene, B. (1999) Elektromotorski pogoni sodobnih potniških vlakov, Univerza v Mariboru, FERI, Maribor.
[8] Cene, B. (2004) Poraba električne energije pri vleki vlakov, Revija ER št. 2/2004, Ljubljana.
Avtorjev naslov: Bojan Cene
Ul. II. bataljona 10 3230 Šentjur bojan.cene@email.si
Prejeto:                                                                Sprejeto:                                                        Odprto za diskusijo: 1 leto
9.12.2004                                                              24.2.2005
Received:                                                             Accepted:                                                      Open for discussion: 1 year
266
Cene B.
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275 Poročila - Reports
Poročila - Reports
Sodobna letalska snemalna oprema v Sloveniji odpira nove možnosti uporabe
letalskih posnetkov A Modern Aerial Survey Equipment in Slovenia Is Offering New Possibilities for an
Aerial Photo Usage
UVOD
Letalski posnetek pridobimo z uporabo letal, kjer so kamere na poseben način vgrajene tako, da sta pomikanje filma naprej in odprtost zaslonke usklajeni glede na hitrost letenja. S tem omogočimo, da ima vsak posnetek vsaj 60-odstotni preklop, ki je potreben za stereoskopsko gledanje. Postopek razumevanja se močno naslanja tudi na terenske izkušnje. Za interpreta je potrebno poznavanje posebnosti na terenu, da lahko razume, kaj opazuje na posnetku. Letalski posnetki imajo prečno popačenje, kar pomeni, da se objekti pojavijo nagnjeni navzven iz središča posnetka (slika 1), zaradi upogiba svetlobe, ko le-ta prehaja skozi leče kamere. V zelo reliefnem terenu lahko to popačenje postane težavno. Popačenja lahko nastanejo tudi zaradi postopnega ali nenadnega odstopanja v višini z nagibanjem letala (pozibavanje kljuna, pozibavanje kril). Stereopar sta dva posnetka, ki sta fotografirana z različnih stojišč in imata 50-odstotni preklop [2]. Edino področje na stereoparu, kjer ni popačenja, je točka na pol poti med obema središčema posnetka, imenovana perspektivni center. Spektralno popačenje, ki ga povzroča prečni izpad svetlobne jakosti naprej iz centra letalskega posnetka, je znana kot vinjetiranje. To se pojavi zaradi ukrivljenosti leč in ga lahko nadomestimo z uporabo filtrov [7].
Fotogrametrija je uporabna znanost, ki pridobiva zanesljive meritve iz letalskih posnetkov. Je natančna meritev oziroma pregled posebnosti na zemeljskem površju iz letalskih posnetkov. Pomemben dejavnik letalskega snemanja je pridobivanje ekonomsko primerne površine z največjo stopnjo natačnosti. Z ozirom na to je prva največja skrb merilo. Zmanjšanje merila letalskega posnetka ima dvostranski vpliv:
-  zmanjša celotno natančnost, na katero je lahko podrobnost na zemeljskem površju usklajena (oboje načrt in višina), uporabljajoč stereorisalnik.
-  zmanjša število letalskih posnetkov s preklopom, potrebnih za prekritje določenega področja, s tem zmanjša tudi bistvene stroške in material, ki je potreben za nadzor le-teh ter tudi uspešnost risanja.
Kompromis med natančnostjo in gospodarnostjo ima več stranskih posledic, ki terjajo pazljivo načrtovanje projekta (še posebej tam, kjer omejenost risalnika vpliva na upoštevanje terena in izbire letala) in ne vključujejo le rešitev tehničnih problemov, ampak tudi logistične in gospodarne dejavnike. Do določene mere razumevanje letalskih posnetkov zahteva znanje o instrumentih, ki pridobijo podobo posnetku in znanje o računalniških procesnih tehnikah, ki so potrebne za nastanek posnetka.
linearen
Sl. 1. Prečno popačenje točke odmakne v prečni smeri in tako vpliva na obliko slike [4]

267
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
LETALSKA SNEMALNA OPREMA                   RMK A 15/23 in Zeiss LMK 1000. Kljub še dovolj
dobri kakovosti obeh zadnjih kamer, so se vodilni na
Letalsko snemanje v Sloveniji izvaja        GZS v letu 1998 odločili posodobiti letalsko snemalno
Geodetski Zavod Slovenije (GZS) s sedežem v        opremo s kamero Leica RC30 in njenimi deli. Z novo
Ljubljani in izpostavo na Brniku. GZS ima lastni letališki        velikoformatno metrično kamero RC30 so se tako
hangar in posebno letalo na izpostavi kakor tudi dobro        približali sodobnejši tehnologiji daljinskega
izurjeno   snemalno   skupino  na  Oddelku  za        zaznavanja, ki terja uporabo krajevnega določevalnega
aeronemanje. Letalsko snemalno skupino sestavljajo         sistema (GPS) za izračun projekcijskih središč. Sistem
triječlani in en izkušen pilot. Sposobnost, da se vključiš        RC30 kamere z vrtavčnostabiliziranim podstavkom
v letalsko snemalno ekipo kot delovni član, je        PAV30 (sl. 3) zajema tudi navigacijski daljnogled PSNF3
najpomembnejša. Pilot, ki je vajen leteti za potrebe        in sredstvo za nadzor letalskega snemanja (ASCOT -
snemanja, bo vedel, kako najbolje postaviti letalo. Pilot        Aerial Survey Control Tool) sistem z GPS; EDI,
se mora, medtem ko vzdržuje celotno vodenje v letalu        vmesnik med ASCOT in nadzornimi instrumenti v
v vseh pogledih varnega letenja, med snemanjem        letalu; programsko opremo (ASCOT Office, SKI modul
podrediti glavni vlogi navigatorja. Zahteve za        AERO, PATB GPS); anteno GPS na letalu ter referenčno
posebne akcije kakor so rahli nagibi, podaljšani naleti,        točko GPS na terenu.   Sistem ASCOT vsebuje še
počasno letenje itn. poda navigator in jih mora pilot        računalnik AOT10, nadzorno enoto ACU30 in
brez vprašanj izpolniti. Zagotavljanje varnosti tu ni        prikazovalnik za pilota APV10 (sl. 4).
vključeno. Navsezadnje je navigator tisti, ki odgovarja                     Objektivi 8.8/4 SAGA-F, 15/4 UAG-S, 30/4
za vse napake med fazo snemanja.                                  NAT-S omogočajo pri zaslonki vrednost 4, slikovne
Letalska fotografija se izvaja večinoma        kote 120°, 90° in 53°. Na GZS razpolagajo z objektivom
navpično metrično, občasno panoramsko s kamero         15/4 UAG-S. Medtem ko je zaznavalo za avtomatsko
Hasselblad. GZS ima na voljo trenutno eno letalo -        merjenje svetlobe pritrjeno na objektiv in zajema teren
Piper Navajo Chieftain PA 31-350 z registrsko označbo        pod kotom 80° [8]. Ima popravljeno spektralno
S5-CGC, ki je posebej prirejeno za letalsko snemanje        občutljivost in je zato uporabno tudi za snemanje v
(sl. 2). Letalo s svojima dvobatnima motorjema vrste        bližnjem infrardečem področju. Svetlobe ne meri skozi
Lycoming TIO 540- J2BD doseže višino 24000 ft        filter, vendar je le-to treba poprej nastaviti s korekcijskim
(~7320 m), vendar je za potrebe letalskega snemanja v        količnikom vinjetiranja (AV), glede na vrsto filma in tip
Sloveniji dovolj višina do 22000 ft (~6710 m). Vsak tip        filtra. Te lastnosti novega objektiva zagotavljajo večjo
letala je že bil kdaj pa kdaj uporabljen za letalsko        ločljivost in doseganje optimalnih rezultatov pri odprti
fotografijo, vendar še vedno ni splošnega tipa letala.         zaslonki, kar pomeni tudi možnost uporabe filmov z
Nekoč so uporabljali na GZS metrično        veliko ločljivostjo vendar majhno občutljivostjo.
kamero WILD R-8. Kasneje sta jo zamenjali kameri        Kamera je vgrajena v vrtavčno-stabiliziran podstavek
268
Poročila - Reports
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
2
1  - prazen prostor, kamor se vstavi objektiv
2  - štirje gumbi za ročno izravnavanje v različnih smereh
Sl. 3. Vrtavčnostabiliziran podstavek PAV30
1  - računalnik AOT10
2  - nadzorna enota ACU30
3  - prikazovalnik za pilota APV10
4  - vezni element za pritrditev
Sl. 4. Sestavni deli sistema ASCOT
5
1  - nadzorna enota ACU30
2  - navigacijski daljnogled PSNF3
3  - vrtavčnostabiliziran podstavek PAV30
4  - kaseta s filmom
5  - vidna oznaka, znotraj katere je treba vstaviti objektiv
Sl. 5. Sestavljena oprema kamere RC30 in član letalske snemalne skupine
PAV30 (sl. 5), ki ima vgrajen mehanizem za kompenzacijo pomika slike med osvetlitvenim časom, vzdolžno in prečno na smer letenja. Celo z najkrajšim možnim osvetlitvenimčasom reda 1/1000 s ali 1/2000 s je vedno mogoč pomik slike zaradi hitrosti osvetlitvene plošče, kar pa pogubno vpliva na kakovost slike. Poprava premega gibanja (FMC) ima vštet pomik filma pri hitrosti enaki tisti, ko slika postane zasnovana.
PROGRAM ASCOT
ASCOT je oznaka za program, v katerem se načrtuje in ki rabi kot nadzor pri letalskem snemanju.
Zasnovan je bil v diskovnem operacijskem sistemu (DOS), ker Windows 95 (v času razvoja ASCOT) še ni bil takšno izvedljivo okolje, ki bi bilo zmožno opravljati toliko nalog. Prednosti programa ASCOT pred navadnim ročnim navigiranjem so:
-  načrti letalskih snemalnih pasov/blokov so izvedeni v pisarni pred vzletom,
-  črte pasov s koordinatami začetka snemanja so natančne,
-  preklop med pasovi je zmanjšan,
-  snemalni film je ekonomično porabljen,
-  mogoča je simulacija izvajanja načrtov kakor tudi priprava letalskih snemalcev.
3
4
2
4
3
Poročila - Reports
269
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
UEKTK-J..FDO Ulna/Point; Lmt»l:004
DCS,   ALTITUDE
4994ft
ALTITUDE
5100ft
LINE  DIRECTION
269
BEARING  / TRACK
243*  356
____________I
I CROSS   TRACK 1. 90nn
Sl. 6. Prikaz naleta letala in točnega začetka črte snemalnega pasu prikazuje eno izmed številnih
prednosti programa ASCOT
Program je dokaj preprost z zelo jasnimi možnostmi in izbirami v menijih. Primer naleta letala in začetka črte snemalnega pasu, programiranega v ASCOT je prikazan na sliki 6, kjer so na zaslonu prikazani vsi spremljajoči dejavniki: zgoraj merilo za razdaljo; spodaj je merilo za čas; desno zaželena višina letala za snemanje (1 ft = 30,479 cm), dejanska višina letala, smer leta, azimut, zanos letala (pojavi se zaradi različnih smeri vetra na različnih višinah), število satelitov v trenutku snemanja in stanje GPS kakor tudi hitrost letala.
Računalnik vsebuje disk, narejen iz silikona, ker bi se običajni diski v višinah znotraj kabin, ki niso pod tlakom, pokvarili zaradi sprememb tlaka, ali pa se zaradi manjših turbulenc tudi mehansko poškodovali. Kabina letala ni pod tlakom, zato je nad določeno višino potrebna tudi uporaba mask s kisikom! Računalnik prav tako vsebuje elektroniko PAL, ki je vgrajena zato, ker VGA ni zmožna prenesti signalov na zelo veliko razdaljo (primer snemanja na 21000 ft ~ 7000 m). Kamera RC30 ima tudi navigacijski teleskop za optično navigacijo in navigacijski sistem GPS. Oba sistema sta združena na enem mestu, tako da lahko operater uporablja oba naenkrat. S tem se delo navigatorja in snemalca združi v delo ene same osebe. Pilot med snemanjem preko prikazovalnika spremlja in ustrezno popravlja odstopanje od smeri in dovoljeno (zaželeno) višino. Ob neupoštevanju postavljenih odstopanj v smeri, sistem avtomatsko ne izvede osvetlitve posnetka in je snemanje ustavljeno ter dragoceni čas v zraku izgubljen. Vendar pa je prav zaradi natančnosti snemanja manjkajoče
posnetke mogoče izvesti pozneje z dodatnim preklopom na že narejene posnetke. Če koordinate niso natančne, je dodatno snemanje težko izvedljivo. Nadalje se s pomočjo projekcijskih zemeljskih podnožnih središč iz meritev GPS v letalu in na primerjalni točki podatke vključi v izravnavo letalske triangulacije. Tako se lahko izračuna koordinato središča letalskega posnetka s podatki iz zemeljske postaje GPS. Leica Geosystems je v avgustu 2003 na trgu predstavila programsko opremo ‘SPIDER GPS’ za primerjalne postaje GPS. Deluje pod sistemom Windows 2000 ali XP. Namenjena je nadzoru in upravljanju primerjalnih postaj in mrež GPS ter podpori posredovanja podatkov GPS končnim uporabnikom [10].
LETALSKO SNEMANJE V RAVNOTEŽJU S FOTOLABORATORIJEM
Posneti film je prinesen v fotolaboratorij na razvijanje in izdelovanje stičnih kopij (sl. 7). V laboratoriju GZS razpolagajo med drugim tudi s tremi pomembnejšimi stroji: razvijalni stroj COLENTA 30, kopirnik SCANATRON P11C in povečevalnik DURST HL 2506.
Vendar so tako kakor pri vsakem drugem delu tudi pri letalski fotografiji mogoče napake. Letalski posnetki so lahko predani naprej v obdelavo, če so kakovostni. Kakovosten letalski posnetek je dokaz dobrega snemanja, navigiranja, pilotovega letenja in postopka v fotolaboratoriju. Napake se lahko pojavijo zaradi človeškega dejavnika ali pa
270
Poročila - Reports
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
1  - stična kopija letalskega posnetka iz črnobelega filma
2  - stična kopija letalskega posnetka iz infrardečega filma
3  - stična kopija letalskega posnetka iz barvnega filma
4  - zgoščenka z digitalno verzijo (skenirane stične kopije zračnih posnetkov)
Sl. 7. Primer stičnih kopij za tri različne vrste filmov
drugih vzrokov in morajo biti v čim večji meri odpravljene.  Naj   naštejem  nekaj   primerov pomembnejših napak [7]: pri snemanja v zraku:
-  neizravnana ali stresena kamera med snemanjem (človeški dejavnik in/ali vzrok nepričakovane turbulence);
-  sij ali odsev sonca na objektiv (kot sonca glede na lego letala, ni človeški dejavnik);
-  napačna osvetlitev ali upoštevanje faktorja AV pri RC30 kameri (človeški dejavnik pred začetkom snemanja);
-  nepravilna uporaba tipa filtra glede na vremenske razmere (lahko je človeški dejavnik pred pripravo na snemanje še na tleh ali celo pred snemanjem v zraku, vendar pa ne moremo vedeti, kako gosto bo ozračje na kraju snemanja);
-  zaprašen objektiv (prav tako je lahko človeški dejavnik, toda nekatera letala nimajo pokrova za objektiv na spodnji strani trupa letala in je tako leča kamere pri vzletanju izpostavljena drobcem, ki se neizogibno pojavljajo na letališčih).
Po drugi strani pa postopek letalskega snemanja ni končan, ko letalo varno pristane in je film nepoškodovan prinesen v fotolaboratorij. Lahko bi rekli »ni konca, dokler ni KONEC«. Tudi v fotolaboratoriju lahko pride do napak :
-  drgnjenja filma po ostrem predmetu (človeški dejavnik),
-  nepravilnega časa razvijanja (človeški dejavnik),
-  nepravilne osvetlitve temnične luči (človeški dejavnik),
-  zračnih mehurčkov pri razvijanju [5] (človeški dejavnik in/ali pretečen rok za uporabo razvijalnih tekočin),
-  neenakomerne prerazporeditve površine filma med kopiranjem za stično kopijo (človeški dejavnik in/ ali star neavtomatski stični kopirnik)
-  odprtosti zaslonke pri povečevanju (človeški dejavnik).
Mnogo napak je odpravljenih že z dobrim poznavanjem celotnega postopka letalskega snemanja in tudi dela v fotolaboratoriju. Dobro izurjena skupina, kakršno imajo na GZS, zaradi svoje odličnosti, prilagajanju potreb naročnika, dokaj majhnega letala in poguma za letenje v ozkih strmih dolinah nižje od najvišjih vrhov kakor tudi zaradi cenovne ugodnosti pridobiva delo tudi zunaj državnih meja (Hrvaška, Bosna in Hercegovina, Makedonija, Avstrija, Nemčija itn.).
LETALSKI IN PRAVI POSNETKI
Letalski posnetki so posneti v snemalnih pasovih, ki imajo medsebojni preklop najmanj 10%. Ti snemalni pasovi so največkrat usmerjeni sever-jug ali vzhod-zahod, zaradi lažje navigacije. Večina zračnih fotoposnetkov je navpičnih, da se zmanjša
2
Poročila - Reports
271
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
Sl. 8. Letalski posnetek (levo) in ustrezni pravi foto načrt (desno) [15]
Sl. 9. Bistvo prave fotografije
popačenje V nekaterih okoliščinah pa je kakorkoli        nikoli niso popolnoma vodoravni še manj pa je ravno
že uporabneje delati s poševnimi posnetki         zemeljsko površje je potrebno poznavanje usmeritve
Kakovostni letalski posnetki so uporabni za izdelavo        letalskih posnetkov in DMR
geografskih informacijskih sistemov (GIS)  kart                      Digitalni pravi foto načrti s slikovnim
temeljnih topografskih načrtov v merilu 15000        elementom 0 5 m in izrisom v merilu 1:5000 (DOF 5) in
(TTN-5) za fotointerpretacijo za digitalno pravo foto        digitalne prave foto karte s slikovnim merilom 2 m in
(DPF) obdelavo za popravljanje kart itn                         izrisom 125000 (DOF 25) se izdelujejo iz posnetkov
Slovenija je v celoti prekrita s pravimi foto načrti        cikličnega letalskega snemanja (CLS) ki se izvaja v
(3258 slik v mreži listov v merilu 1:5000) iz časovnega        črnobeli tehniki v merilu 1:17400 do 1: 25000 ob trenutnem
obdobja 1997 do 2003 Ortofoto je skeniran letalski        obdobju štirih let Geodetska uprava (GU) načrtuje da
posnetek ki je z upoštevanjem osrednje projekcije        bo prave foto načrte obnavljala na 6 do 9 let in da bo v
posnetka in digitalnega modela reliefa (DMR) prenesen        naslednjih letih uvedla barvna snemanja [3] Izboljšanje
v državni koordinatni sistem Primer letalskega posnetka        pravega foto načrta s slikovnim elementom 0 5 m je
in ustreznega pravega foto načrta je prikazan na sliki 8          izvedena na podlagi DMR z gostoto 25 m oziroma 40 m
Izdelek je v metričnem pomenu enak linijskemu        prave foto karte s slikovnim elementom 2 m pa na podlagi
načrtu ali karti Bistvo pravega posnetka je razvidno s        DMR z gostoto 100 m [12]. Izboljšanje pravega foto načrta
skice ki jo prikazuje slika 9 Če bi fotografirali vodoravno        pomeni izboljšavo pravega foto načrta glede na DMR
zemeljsko površje z letalsko snemalno kamero ki bi bila        Posnetek je digitalno obdelan tako da se izračunajo
vzporedna s to ravnino bi dobili načrt v določenem        daljice ki imajo s krivuljo ali lokom krivulje (približno)
merilu samo s povečavo te fotografije Ker posnetki        enako dolžino (sl. 10)
272
Poročila - Reports
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
Sl. 10. Izvirni posnetek pred izboljšavo (levo) in po njej (desno)
Sl. 11. Digitalni pravi foto načrt možnega poplavnega območja z obrisi, planimetrijo, lokacijami prerezov
in koordinatno mrežo [14]
Uporabnost letalskih posnetkov je vedno         snemanjem. Mozaiki so najbolj uporabni za
bolj priljubljena. Kljub napredni satelitski tehniki bo         načrtovanje uporabe zemljišča, inženirske projekte,
letalsko snemanje za kartografske potrebe velikih in         mestne raziskave, geološke študije. Lahko jih
srednjih meril še vedno najprimernejše, saj zagotavlja         uporabimo kot planimetrične karte, nadomestke, pri
predvsem   gospodarno   zbiranje   prostorskih         katerih se natančnost ne izgubi preveč. Ena izmed
podatkov [1]. Analogne posnetke (filme) je treba za         najbolj pomembnih oznak fotomozaika je čas:
uporabo v digitalni fotogrametriji skenirati. Izvirniki         predstavlja velik prihranek časa in stroškov v
letalskih posnetkov so neprecenljive vrednosti kot         primerjavi s preiskavami za topografske karte.
objektiven dokument prostora in časa. Primer                       Prav tako so letalski posnetki oziroma
skeniranega letalskega posnetka tj. digitalnega         njihove    povečave    uporabni    za    izdelavo
pravega foto načrta, ki lahko služi kot podlaga za         fotomozaikov Tako kakor k ročni tudi k avtomatski
dodatne načrte je prikazan na sliki 11.                              obdelavi    fotomozaikov    pripada    sodobna
računalniška oprema. V svetu se pojavlja vedno več
FOTOMOZAIKI IN RAČUNALNIŠKA TEHNIKA          in bolj razvitih programov za mozaično zlaganje
letalskih posnetkov, njihovo prekrivanje in urejanje
Fotomozaik je sestavljen iz posameznih         slikovnih datotek. Ena izmed različic kartografskega
letalskih posnetkov, zlepljenih skupaj v obliko, ki daje         programa je tudi programska oprema IBIS, ki je zelo
celosten videz območja, ki je bilo prekrito s         primerna za letalske, satelitske in topografske
Poročila - Reports
273
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
rasterske podatke pa tudi za standardne kartografske        posamezne uporabnike, pogosto izvajana od samih
formate podatkov, vključno s Shape in DXF [11 ].        uporabnikov.
Računalniška obdelava letalskih posnetkov se izogne                     Letalski posnetki in visoko ločljive
napakam, ki nastanejo pod vplivom človeškega        satelitske slike so v splošnem lahko uporabne za
dejavnika pri izdelavi fotoskic,  fotokart in        načrtovanje in reševanje problemov, ki se nanašajo
fotomozaikov. Neprimerno lažje je z računalnikom        na raziskave mineralnih nahajališč, za pomoč pri
razporediti vse letalske posnetke in jih pravilno        lociranju odtokov in izvirov,  za raziskave
usmeriti, jih sestaviti in izbrati smer prekrivanja.        prelomljenih rezervoarjev, za opazovanje poplav itn.
Letalski posnetki in njihove povečave so rezane        Daljinsko zaznavanje pomaga pri lociranju voda in
vedno v črti in na natančen preklop, ni premikov, ni        v nekaterih primerih lahko ločimo celo svežo od
narobnega lepljenja, ni težav z ročnim zlaganjem.         sladko-slane vode, pomembno je lahko tudi
Tudi izris povečave in fotomozaika prek računalnika        opazovanje vode zaradi sprememb slanosti,
je mogoč na svitek papirja. Omejenost končnega        temperature  ali turbulentnosti.  Poplave  in
izdelka je sorazmerna širini risalnika in v primeru        površinski odtoki vode lahko povzročijo erozijo,
kaširanja, izmere podlage (primer PEN plošča).                kakršno povzroča valovanje vode ob obali. Mnogi
od ekonomskih termalnih virov lahko sploh nikoli
IZ PRETEKLOSTI SKOZI SEDANJOST V               ne bodo kartirani. In prav termalne slike ponujajo
PRIHODNOST                                  edinstveno priložnost za kartiranje geotermalnih
sistemov [6].
V prvih dneh letalske fotografije v                     Po drugi strani pa je uporaba v logistiki in
preteklosti je bil glavni problem pridobiti dovolj         inženirstvu najpomembnejša in hkrati največkrat
višine, s katero bi lahko zajeli veliko območje        prezrta funkcija geološkega daljinskega zaznavanja. snemanja. Pojav reaktivnih letal in zmožnost uporabe
zelo kakovostnih letalskih posnetkov za civilne                                   PRIZNANJA uporabnike v merilih, boljših od 1:100000, se je za
kratek čas zdelo zadovoljivo [9]. Tudi satelitske slike                     Avtorica se zahvaljuje letalski snemalni ekipi
so pričele prihajati v uporabo v 70.letih in pojavila se        na  Oddelku  za  aerosnemanje   in  delavcem
je potreba po še bolj specializiranih analizah področij         fotolaboratorija. Posebna zahvala je namenjena
strateško določenih s sateliti in prekrivnim območjem        Kostji Divjak za vse posredovano znanje. Prav tako
zaradi velike višine. Zahteva se je zopet razširila do        je avtorica hvaležna tudi vodstvu GZS Ljubljana, ki
nove generacije nizkih, počasi letečih letal, ki bi        so omogočile strokovno izpopolnjevanje pri
omogočala bolj specializirana prekrivna območja za        priznanem podjetju Leica, Heerbrugg (Švica).
LITERATURA
[1]    Bric, V., D. Tanko (1999) Posodobitev aerosnemanja in digitalne fotogrametrije na Geodetskem zavodu
Slovenije d.d., Geodetski vestnik, Slovenija, Vol.43, Št.3, 250-253, GZS d.d., Ljubljana. [2]    Kraus, K. (1997) Photogrammetry II - Advanced methods and applications, Dummer Verlag, Bonn. [3]    Lipej, B. (2003) Novi izzivi in priložnosti za slovensko geodezijo, Geodetski Vestnik, Slovenija, Vol. 47, Št.
4, 381, GZS d.d., Ljubljana. [4]    Perš, J.: Radialna distorzija leč, Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za slikovne tehnologije,
Univerza v Ljubljani, Slovenija. [5]    Platt, R. (1995) The professional guide to photo data, Third Edition, Mitchell Beazley. [6]    Prost, G.L. (2001) Remote sensing for geologists, a guide to image interpretation, Second Edition, Gordon
and Breach Science Publishers, Sheridan Books, Ann Arbor, MI. [7]    Videnič, M. (1996) Aerofotografija -aerosnemanje, pripravniški dnevnik, Geodetski zavod Slovenije,
Ljubljana. [8]    Videnič, M. (1997) Tečaj za kamero RC30/ASCOT/GPS Leica, Heerbrugg, Švica - podrobno poročilo,
appendix - Camera course RC30/ASCOT/GPS Leica, Heerbrugg - Switzerland, GZS d.d. Ljubljana.
274
Poročila - Reports
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 267-275
[9]    Worton, F.J. (1980) Navigation and flight systems, RSP Aeronewsletter, No.18, Royal Photographic Soc., 7-8.
[10]  http://www.ibissoftware.com, avgust 2002.
[11]  http://www.leica-geosystems.com, http://www.gis.leica-geosystems.com, avgust 2003.
[12]  http://www.gzs-dd.si, junij 2003.
[13]  http://www.swisstopo.ch/en/image/ortho.htm, Januar 2005.
[14]  http://www.uga.edu/~crms/gim.htm
[15]  Geodetski zavod Slovenije, Oddelek za aerofotografijo, Ljubljana
Naslov avtorice: Mojca Videnič Glinškova pl.2 1000 Ljubljana mojca.videnic@mors.si
Poročila - Reports
275
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 276 Osebne vesti - Personal Events
Osebne vesti - Personal Events
Doktorati, magisteriji in diplome - Doctor’s, Master’s and Diploma Degrees
DOKTORATI                                                         DIPLOMIRALI SO
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani sta z uspehom zagovarjali svoji doktorski disertaciji:
dne 12. aprila 2005: mag. Maja Rotar, z naslovom: “Numerično modeliranje energijskih karakteristik hladilnega stolpa na naravni vlek”.
dne 14. aprila 2005: mag. Darja Horvat, z naslovom: “Optodinamski opis absorpcije laserskih bliskov na gladini kapljevine”.
S tem sta navedeni kandidatki dosegli akademsko stopnjo doktorja znanosti.
MAGISTERIJI
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani je z uspehom zagovarjal svoje magistrsko delo:
dne 6. aprila 2005: Branko Štremfelj, z naslovom: “Multi-regresijski model razvlaknjenja vlaken mineralne volne na štirikolesni centrifugi”.
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru je z uspehom zagovarjala svoje magistrsko delo:
dne 11. aprila 2005: Tanja Bolte, z naslovom: “Vpliv prometa na imisijo delcev”.
S tem sta navedena kandidata dosegla akademsko stopnjo magistra znanosti.
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so pridobili naziv univerzitetni diplomirani inženir strojništva:
dne 26. aprila 2005: Aleš HANČIČ, Gašper JANŠA, Uroš JAZBEC, Jakob JELENC, Danijel KUZMA, Borut MEDVED, Andrej ŽEROVNIK, Roman ŽUNIČ.
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru so pridobili naziv univerzitetni diplomirani inženir strojništva:
dne 21. aprila 2005: Andrej HOLER, Dominik KOBOLD, Mihael SIMIČ.
*
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so pridobili naziv diplomirani inženir strojništva:
dne 15. aprila 2005: Simon JURJEVIČ, Matjaž STRUŠNIK, Bojan ZADNIK.
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru so pridobili naziv diplomirani inženir strojništva:
dne 21. aprila 2005: Dejan BRKIČ, Andrej DROBNE, Damir GORIČANEC, Jernej JAGRIČ, Stanislav KOZODERC, Vincenc KRAŠEK, Tomaž LINASI, Alojz SINKO, Anton TUMPEJ, Aleš WEISS;
dne 25. aprila 2005: Janko BAUMAN.
276

Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 277-278 Navodila avtorjem - Instructions for Authors
Navodila avtorjem - Instructions for Authors
Članki morajo vsebovati:
-   naslov, povzetek, besedilo članka in podnaslove slik v slovenskem in angleškem jeziku,
-   dvojezične preglednice in slike (diagrami, risbe ali fotografije),
-   seznam literature in
-   podatke o avtorjih.
Strojniški vestnik izhaja od leta 1992 v dveh jezikih, tj. v slovenščini in angleščini, zato je obvezen prevod v angleščino. Obe besedili morata biti strokovno in jezikovno med seboj usklajeni. Članki naj bodo kratki in naj obsegajo približno 8 strani. Izjemoma so strokovni članki, na željo avtorja, lahko tudi samo v slovenščini, vsebovati pa morajo angleški povzetek.
Za članke iz tujine (v primeru, da so vsi avtorji tujci) morajo prevod v slovenščino priskrbeti avtorji. Prevajanje lahko proti plačilu organizira uredništvo. Če je članek ocenjen kot znanstveni, je lahko objavljen tudi samo v angleščini s slovenskim povzetkom, ki ga pripravi uredništvo.
VSEBINA ČLANKA
Članek naj bo napisan v naslednji obliki:
-   Naslov, ki primerno opisuje vsebino članka.
-   Povzetek, ki naj bo skrajšana oblika članka in naj ne presega 250 besed. Povzetek mora vsebovati osnove, jedro in cilje raziskave, uporabljeno metodologijo dela,povzetek rezulatov in osnovne sklepe.
-   Uvod, v katerem naj bo pregled novejšega stanja in zadostne informacije za razumevanje ter pregled rezultatov dela, predstavljenih v članku.
-   Teorija.
-   Eksperimentalni del, ki naj vsebuje podatke o postavitvi preskusa in metode, uporabljene pri pridobitvi rezultatov.
-   Rezultati, ki naj bodo jasno prikazani, po potrebi v obliki slik in preglednic.
-   Razprava, v kateri naj bodo prikazane povezave in posplošitve, uporabljene za pridobitev rezultatov. Prikazana naj bo tudi pomembnost rezultatov in primerjava s poprej objavljenimi deli. (Zaradi narave posameznih raziskav so lahko rezultati in razprava, za jasnost in preprostejše bralčevo razumevanje, združeni v eno poglavje.)
-   Sklepi, v katerih naj bo prikazan en ali več sklepov, ki izhajajo iz rezultatov in razprave.
-   Literatura, ki mora biti v besedilu oštevilčena zaporedno in označena z oglatimi oklepaji [1] ter na koncu članka zbrana v seznamu literature. Vse opombe naj bodo označene z uporabo dvignjene številke1.
OBLIKA ČLANKA
Besedilo članka naj bo pripravljeno v urejevalnilku Microsoft Word. Članek nam dostavite v elektronski obliki.
Ne uporabljajte urejevalnika LaTeX, saj program, s katerim pripravljamo Strojniški vestnik, ne uporablja njegovega formata.
Enačbe naj bodo v besedilu postavljene v ločene vrstice in na desnem robu označene s tekočo številko v okroglih oklepajih
Papers submitted for publication should comprise:
-   Title, Abstract, Main Body of Text and Figure Captions in Slovene and English,
-   Bilingual Tables and Figures (graphs, drawings or photographs),
-   List of references and
-   Information about the authors.
Since 1992, the Journal of Mechanical Engineering has been published bilingually, in Slovenian and English. The two texts must be compatible both in terms of technical content and language. Papers should be as short as possible and should on average comprise 8 pages. In exceptional cases, at the request of the authors, speciality papers may be written only in Slovene, but must include an English abstract.
For papers from abroad (in case that none of authors is Slovene) authors should provide Slovenian translation. Translation could be organised by editorial, but the authors have to pay for it. If the paper is reviewed as scientific, it can be published only in English language with Slovenian abstract, that is prepared by the editorial board.
THE FORMAT OF THE PAPER
The paper should be written in the following format:
-   A Title, which adequately describes the content of the paper.
-   An Abstract, which should be viewed as a mini version of the paper and should not exceed 250 words. The Abstract should state the principal objectives and the scope of the investigation, the methodology employed, summarize the results and state the principal conclusions.
-   An Introduction, which should provide a review of recent literature and sufficient background information to allow the results of the paper to be understood and evaluated.
-   A Theory
-   An Experimental section, which should provide details of the experimental set-up and the methods used for obtaining the results.
-   A Results section, which should clearly and concisely present the data using figures and tables where appropriate.
-   A Discussion section, which should describe the relationships and generalisations shown by the results and discuss the significance of the results making comparisons with previously published work. (Because of the nature of some studies it may be appropriate to combine the Results and Discussion sections into a single section to improve the clarity and make it easier for the reader.)
-   Conclusions, which should present one or more conclusions that have been drawn from the results and subsequent discussion.
-   References, which must be numbered consecutively in the text using square brackets [1] and collected together in a reference list at the end of the paper. Any footnotes should be indicated by the use of a superscript1.
THE LAYOUT OF THE TEXT
Texts should be written in Microsoft Word format. Paper must be submitted in electronic version.
Do not use a LaTeX text editor, since this is not compatible with the publishing procedure of the Journal of Mechanical Engineering.
Equations should be on a separate line in the main body of the text and marked on the right-hand side of the page with numbers in round brackets.

277
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)5, 277-278
Enote in okrajšave
V besedilu, preglednicah in slikah uporabljajte le standardne označbe in okrajšave SI. Simbole fizikalnih veličin v besedilu pišite poševno (kurzivno), (npr. v, T, n itn.). Simbole enot, ki sestojijo iz črk, pa pokončno (npr. ms1, K, min, mm itn.).
Vse okrajšave naj bodo, ko se prvič pojavijo, napisane v celoti v slovenskem jeziku, npr. časovno spremenljiva geometrija (ČSG).
Slike
Slike morajo biti zaporedno oštevilčene in označene, v besedilu in podnaslovu, kot sl. 1, sl. 2 itn. Posnete naj bodo v ločljivosti, primerni za tisk, v kateremkoli od razširjenih formatov, npr. BMP, JPG, GIF. Diagrami in risbe morajo biti pripravljeni v vektorskem formatu.
Pri označevanju osi v diagramih, kadar je le mogoče, uporabite označbe veličin (npr. t, v, m itn.), da ni potrebno dvojezično označevanje. V diagramih z več krivuljami, mora biti vsaka krivulja označena. Pomen oznake mora biti pojasnjen v podnapisu slike.
Vse označbe na slikah morajo biti dvojezične
Preglednice
Preglednice morajo biti zaporedno oštevilčene in označene, v besedilu in podnaslovu, kot preglednica 1, preglednica 2 itn. V preglednicah ne uporabljajte izpisanih imen veličin, ampak samo ustrezne simbole, da se izognemo dvojezični podvojitvi imen. K fizikalnim veličinam, npr. t (pisano poševno), pripišite enote (pisano pokončno) v novo vrsto brez oklepajev.
Vsi podnaslovi preglednic morajo biti dvojezični.
Seznam literature
Vsa literatura mora biti navedena v seznamu na
koncu članka v prikazani obliki po vrsti za revije, zbornike
in knjige:
[1 ] Tarng, Y.S., Y.S. Wang (1994) A new adaptive controller for constant turning force. Int J Adv Manuf Technol 9(1994) London, pp. 211-216.
[2] Čuš, F., J. Balič (1996) Rationale Gestaltung der organisatorischen Ablaufe im Werkzeugwesen. Proceedings of International Conference on Computer Integration Manufacturing Zakopane, 14.-17. maj 1996.
[3] Oertli, PC. (1977) Praktische Wirtschaftskybernetik. Carl Hanser Verlag Minchen.
Podatki o avtorjih
Članku priložite tudi podatke o avtorjih: imena, nazive, popolne poštne naslove in naslove elektronske pošte.
SPREJEM ČLANKOV IN AVTORSKE PRAVICE
Uredništvo Strojniškega vestnika si pridržuje pravico do odločanja o sprejemu članka za objavo, strokovno oceno recenzentov in morebitnem predlogu za krajšanje ali izpopolnitev ter terminološke in jezikovne korekture.
Avtor mora predložiti pisno izjavo, da je besedilo njegovo izvirno delo in ni bilo v dani obliki še nikjer objavljeno. Z objavo preidejo avtorske pravice na Strojniški vestnik. Pri morebitnih kasnejših objavah mora biti SV naveden kot vir.
Units and abbreviations
Only standard SI symbols and abbreviations should be used in the text, tables and figures. Symbols for physical quantities in the text should be written in italics (e.g. v, T, n, etc.). Symbols for units that consist of letters should be in plain text (e.g. ms1, K, min, mm, etc.).
All abbreviations should be spelt out in full on first appearance, e.g., variable time geometry (VTG).
Figures
Figures must be cited in consecutive numerical order in the text and referred to in both the text and the caption as Fig. 1, Fig. 2, etc. Pictures may be saved in resolution good enough for printing in any common format, e.g. BMP, GIF, JPG. However, graphs and line drawings sholud be prepared as vector images.
When labelling axes, physical quantities, e.g. t, v, m, etc. should be used whenever possible to minimise the need to label the axes in two languages. Multi-curve graphs should have individual curves marked with a symbol, the meaning of the symbol should be explained in the figure caption.
All figure captions must be bilingual
Tables
Tables must be cited in consecutive numerical order in the text and referred to in both the text and the caption as Table 1, Table 2, etc. The use of names for quantities in tables should be avoided if possible: corresponding symbols are preferred to minimise the need to use both Slovenian and English names. In addition to the physical quantity, e.g. t (in italics), units (normal text), should be added in new line without brackets.
All table captions must be bilingual.
The list of references
References should be collected at the end of the
paper in the following styles for journals, proceedings and
books, respectively:
[1] Tarng, Y.S., Y.S. Wang (1994) A new adaptive controller for constant turning force. Int J Adv Manuf Technol 9(1994) London, pp. 211-216.
[2] Čuš, F., J. Balič (1996) Rationale Gestaltung der organisatorischen Ablaufe im Werkzeugwesen. Proceedings of International Conference on Computer Integration Manufacturing Zakopane, 14.-17. maj 1996.
[3] Oertli, PC. (1977) Praktische Wirtschaftskybernetik. Carl Hanser Verlag Minchen.
Author information
The information about the authors should be enclosed with the paper: names, complete postal and e-mail addresses.
ACCEPTANCE OF PAPERS AND COPYRIGHT
The Editorial Committee of the Journal of Mechanical Engineering reserves the right to decide whether a paper is acceptable for publication, obtain professional reviews for submitted papers, and if necessary, require changes to the content, length or language.
Authors must also enclose a written statement that the paper is original unpublished work, and not under consideration for publication elsewhere. On publication, copyright for the paper shall pass to the Journal of Mechanical Engineering. The JME must be stated as a source in all later publications.
278
Navodila avtorjem - Instructions for Authors