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2013年5月18日

F1方程式改變了世界的東西



今日小弟遊覽過英國的科學館,無意中看到一個關於F1方程式賽車的展覽,發現原來很多因為F1方程式而研發出來的科技,很多都應用在現實生活之上。
醫療
對我而言,方程式賽車最好看的地方是維修站換輪胎的一刻,看見一隊工程人員可以在4-5秒之內更換4條輪胎、甚至加油,這確實是絕對的精彩的表現。這樣出色的表現就自然是需要良好的管理和團隊精神,而這樣的管理模式慢慢開始被應用在醫療隊之上。在Great Ormond street hospital,便開始邀請了車隊的管理人員來訓練器官移植醫療隊的人員,讓他們在有限的時間完成複雜和無誤差的手術,令病人的存活率大大提高。
BabyPod II
賽車就自然會發生意外,對車手的急救就自然是關鍵,而從F1研發出來的運送傷者的床現在開始應用在運送危急嬰兒之上,為傷重的嬰兒帶來最大的保護,這個產品名叫BabyPod II。
病人感應器
F1賽車比賽的勝負往往在乎百萬分之一秒,所以每部汽車都設有200多個感應器,每秒鐘作150,000次感應量度,這些數據並用來調節車身的設定和車手訓練之用。這種高速和遠距離的感應技術亦應用在醫學之上。醫生可以把感應器安裝在高危病人身上,並把病人身體每分每秒的反應傳送至電腦,用來研究病人對藥物和手術的反應,從而作出適當的調整。
懸掛系統—槓杆
人造關節
車輪與車身之間懸掛系統就絕對是車身設計的精要所在,因為這部份是最容易受到撞擊、受力最大,而且關乎汽車的安全性和操控性的部件,所以這部份的設計就有如人體的關節部份。因此,這些技術現在便應用在人造肢體和人造關節的技術之上。

建築
炭纖維樓梯
現在的F1賽車全部都是用炭纖維,所以他們不斷地改良炭纖維的質素,不單要又輕、又硬之外,還需要防熱並且需要很平滑,避免因不平滑的表面而增加了風阻(特別是定風翼部份),從而減慢了車速。
從這些研究得知的數據開發了新一代的炭纖維並應用在建築和室內設計之上,例如炭纖維的餐桌、椅子,甚至樓梯。因為引擎和排氣管所發出的高溫會影響炭纖維的硬度,所以他們研發了把陶瓷放在炭纖維之上已隔絕高溫,情況便有如太空船的表面一樣,所以將來是可以用炭纖維來興建樓梯,甚至消防梯和結構部份。

太空科技
炭纖維板
為確保車手的安全,F1賽車就必定會在撞擊有詳細的研究,在車頭的保險桿(Bumper) 更是精要之所在,因此F1工程師開始和太空工程師研究如何利用這種科技在人造衛星之上。在2006年,英國科學家開始研究制造一個名為Hinade的人造衛星,這衛星會設有長距離的望遠鏡是用來了解太陽對地球氣候的影響,由於這衛星需要應付很極端的環境,所以便借用F1賽車的物料技術來提高人造衛星的安全性。
F1賽車就自然具備最高效能的汽車駒動引擎,而這樣的科技亦用在未來登陸火車的太空車之上,雖然太空是真空的,不可能用汽油引擎,但相關的駒動技術亦會應用在靠太陽能發電的太空車之上。

環保
當汽車在減速時,引擎轉動的能源是完全浪費的,所以如果把這些能源儲下來便可以用在汽車加速之上,這樣便可以減少引擎對汽油的需求,亦無疑減少在比賽中補油的時間,甚至可以縮細油箱務求減輕賽車的重量。F1賽車高效能的引擎技術亦當然會陸續應用普通的家用車之上,務求制作出更環保和高效能的引擎,以減少廢氣的排放。
現在研究指出,如果把這些浪費的能源儲下來,便可以儲下最多600kJ的能源,並可以使汽車由0km/hr加速至76km/hr而不用任何汽油,總體而言可以減少3分1的汽油。
高效益的太陽能發電機扇
為了減少維修和更換的程序,F1賽車在制作和維修上都研發了簡易的制作和更換炭纖維組件的技術。之後,Nottingham University亦把這技術應用在生產和維修炭纖維風力發電機之上,務求降低生產成本和維修時間,並利用高效能的炭纖維技術來提高風力發電機的能源效益。
汽車

油箱蓋
F1賽車需要在8秒之內完全入滿一個油箱,而且不可以有一滴汽油漏出,否則在高溫的引擎之上便會發生火警,所以油箱和油箱蓋都是經過特別的設計。這技術亦開始應用在飛機和軍車之上,因為軍車隨時會在很遙遠的地方執行任務,所以高效能和無浪費的油箱是必須的。
輪胎測試機
F1 賽車對輪胎的要求就自然高,每個輪胎都需要測試氣壓才可以使用,所以快速測試輪胎的技術亦應運而生,這科技亦自然會用在家用車、自行車和飛機輪胎之上。

工業
由於F1賽車在炭纖維和輪胎技術上的突破,工程師亦把相關的技術應用傷建人仕的輪椅之上,務求減少輪椅的重量和提高它的操控性。
F1賽車是會記錄每分每秒的數據,並把相關的資料用簡單的儀器板來顯示給車手,這樣的科技亦應用在自行車之上,把自行車手的表現記錄在後輪的記憶體之中,比賽之後的數據便會放在電腦作分析,而車手的即時表現亦會簡單地列在自行車的手柄上,一目了然。
F1賽車的輸油管是需要應付高溫和高壓力的,就算萬一發生車禍,油管都不會爆裂而導致大型的火災,以確保車手的安全,這技術亦陸續應用在英國的輸油、輸天然氣等高危的管道之上,以確保大眾的安全。
另外,F1賽車的設計是盡量減少車手身體上的負荷,所以坐位的設計亦當然經過精心的安排和對人體工學的分析。這些數據亦陸續應用在坐椅設計,務求讓心理病、精神病人、頭等航機倉的乘客可以有最舒適的體會。
再者,車手穿著的鞋是經過防滑設計,是為加強車手對加速 / 減速器的感應,這亦自然應用作工業用的防滑保護鞋之中。

當我看完整個展覽之後,真是想不到原來F1賽車的技術是如此先進,並且可以有如此廣泛的用途。

單車城市的建造—倫敦Cycle Hire 計劃


前幾日講過一個很複雜的項目,今日不如講比較簡單的一些事情。今年8月倫敦推出了一個相當之受歡迎的政策,就是政府在市中心內提租單車服務,市民可以隨時租用單車,並可以在目的地附近的單站交車,務求大規模地利用單車來減少市內的汽車流量,從而減少改善交通擠塞問題。
這個計劃其實很簡單,就是在市中心內設立過百個自助單車站。如果是本地居民便需要預先在網上登記成為會員,便可以擁有車鑰來解開車銷。如果非會員或非本地居民的話,就只需在單車站處用信用卡登記,便可以租用單車。
收費方面就有兩部份:會員費 + 時租
會員費(Access Fee) : 24小時 - £1
                                    7日 -£5
一年  - £45

時租(Usage charge) : 半小時 - £0
                                    1小時 - £1
                                    1.5小時 - £4
                                    2小時 - £6
                                    2.5小時 - £10
                                    4小時 - £15
                                    6小時 - £35
                                    24小時 - £50

這個計劃要求租用人仕必須在24小時之內交還單車,否則他們便可以無限期擁有單車。如果延遲交車的話,便需繳交£150,如果遺失或破壞了單車的話,便需繳交£300的罰款。
不過,根據我在現場的觀察,大部份的租用者都只會使用單車30分鐘,便在目的地的車站處交還單車,如有需要才租用另一部單車,這樣遁環地租用單車,一天便只需£1的會員費。現實地倫敦市內各主要的地點都是在30分鐘的單車路程,因此如果大家到倫敦旅遊的話,便大可嘗試這個方法來遊覽倫敦,而倫敦市中心內是沒有太多斜坡,所以大部份人仕都可以應付,這絕對是最簡單而且最便宜的方法。因為倫敦市中心內的交通是相當恐怖,連星期六零晨1小時都可以出現大塞車,白天繁忙時間,就更加不在話下。
由於這計劃簡單而且配套設施完善,所以短時間之內便被大部份市民接受,以我所見,相當之受歡迎。

2013年5月12日

可否要土地而不填海 – Megafloat(2)


Megafloat 共分為4部份: 防波堤, 穩定器,鋼板主體和連接岸上的橋.他們先在一般船塢建第一個300m長,60m闊, 2m深的鋼板主體的基本組件, 然後用運輸船送至海上, 再用GPS(衛星定位儀) 調整位置並與另一基本組件以海底燒焊方式連接, 所以度是每公里只有數十豪米的誤差, 誤差率達1mm:100m. 另外, 鋼板主體亦鍍上鈦金屬, 並得到防波堤的保護和穩定器的調整水平位置, 所以Megafloat儘管受地震, 海潚, 颱風的威脅下而壽命亦可達100年, 而填海中所出現的沉降問題.
在2000年, 日本已在横須加灣興建全球首個Megafloat機場, 這機場長1000m, 闊120m, 深3m,足以負重93噸的升降即是波音747客機, 現在已改進到可讓A380升降. 除此之外, 這機場的施工時間相比同大小的關西機場縮短約2-3年而建築成本也減少20-30%. 所以,關西機場的第二期和東京灣的新機場也決定用Megafloat的方法來興建, 亦希望避免如關西機場的第一期的沉降問題.
由於以上的好處, 在地少山多的日本, Megafloat已短時間內普及, 除機場還用在多方面來增加海上用地如人工島, 大形碼頭, 貨運碼頭, 工業園等.
其實, 香港是絕對可以參考這方法來取替填海, 試舉一個例子來解釋: 究竟1000m x 120m有多大, 大約油麻地地鐵站至太子地鐵站, 即整個旺角的核心地區.1000m x 120m可放入波鞋街, 女人街, 電器街,花園街, 雀仔街, 花虛, 砵蘭街和部份彌敦道, 亦大約是整個西九文娛區. 所以, 以香港對填海的需求,Megafloat 是絕對可行.

友情連結:
http://www.hongkongcard.com/columnist_article.php?id=233

可否要土地而不填海 – Megafloat(1)


說了這麼多天都是舊建築, 不如今天介紹一下新的建築.
大家都知道, 現有的填海工程在挖泥, 堆泥期間會對水質造成重大破壞, 而填海工程亦對現有海床造成永久性的損害, 直接影響海洋生物的食物鏈. 另外, 填海工程不能在深水區域進行, 因為若填海深度過大的時候, 成本巨大之外, 填海得出來的土地也較容易出現地面沉降的現象, 在將軍澳儘管填海深度不太大, 地面沉降的現象也有出現.
日本政府希望研發新的填海科技來減少對環境的損害, 於是日本國土交通省聯同17所私人公司從1995年開始研究,共花了5年的時間76億日元來完成一個新的填海科技 – Megafloat.
Megafloat是一種不用填海而能增加海上用地的新方法, 它是把很多鋼板在海上連接起來而形成龐大的海上浮台並加以穩定器來固定其位置. 簡單來說, 就好像一個巨大的珍寶海鮮舫一樣, 一幅土地如一艘平底船浮在海中. 這樣便可以增加沿海的土地甚至海中心的土地而不用填海. Megafloat除了不用破壞海床和水質外, 它所填出來的土地也可以移位,因Megafloat只是浮在水上並不如填海般沒有彈性. 但安全程度如何? 下會分解.
友情連結:
http://www.hongkongcard.com/columnist_article.php?id=226

2013年4月28日

未來無炭城市—Masdar carbon Neutral city


  
上一會介紹了一個構想的浮台城市,但這個概念城市還在一個概念階段,但今日將會為大家介紹一個比較真實的概念城市。
這個無炭城市由英國著名建築師—Norman Foster設計的,是位於阿布達比(Abu Dhabi) 市郊的地方,連接阿布達比機場和多個大型的規劃項目如Yas island、Raha Beach等項目。整個項目佔地6平方公里,即大約半個香港島的面積或整個故宮連同北、中、南海公園的面積。整個城市的人口只有50,000人,但整個項目的做價到220億美元,做價與整個香港機場項目相近。若以每個單位來計算,這項目極可能是最高成本的住宅項目。
這項目當然包含商業、娛樂、教育、醫療、住宅、文化、教育等多種設施的衛星城市,但這項目的焦點自然不是它的做價和規模,而是它在能源和廢物上的處理。
這項目設立大型的風力發電、地熱能發電、太陽能發電的設施,這些設施的發電量足以滿足50,000人口的要求。為了盡量加強太陽能發電的效益,整個項目以東北至西南的中軸線,務求減少太陽黑影來降低太陽能的發電效能,而且每塊太陽能發電都可以調節因太陽角度上的不同而作出調整。
整個項目的建築都盡量採用自然通風和自然採光,盡量減少對能源的要求,盡量利用自然通風來令大廈降溫。整個項目內是完全沒有汽車的,只有火車、單軌火車和電動汽車(像高球車般的電動車) ,務求令整個項目變得無二氧化炭的空間。
為了進一步減少人類對能源上的需求,每個小區都設有各種基本設施,住客可以在200m的步行範圍內找到工作、娛樂、文化等設施,這完全打破了現代人的生活模式,一般人都需要乘車上班和上學,就算要購物都很可能需要到達另一區,所以對能源的需要不少。但Foster提出這個200m步行生活圈,就是要減少人類花在交通上所需要的時間和能源。就算住客萬一需要離開這小區,都是盡量依靠電動化火車和汽車來連接,完全不用汽油等不能循環的石化能源。
至於廢物方面,有機廢物自然會被循環再用作肥田料,無機廢料都會經過慮化處理來循環再用。至於污水處理就更加厲害,污水會經過納米的過慮器,令世上最細的細菌、污染物都隔絕了,所以就算從廁所排出的污水都可以一經過慮之後,便可以飲用,這樣便可以大幅減少80%的用水。
大家請不要忘記阿布達比是位于沙漠地帶,所有食水都是來自海水化淡廠,因此耗能量驚人,再加上很多沙漠地帶同時在白天需要降溫、晚上需要保溫的情況,如果能夠令建築物同時做出保溫和降溫的話,確實是一大突破。
現在世界上還未能出現完全零炭的小區,如果這個城市真的能做到完全零炭的城市的話,絕對是人類生活模式上的極大創舉。
這項目現在還在設計階段,而且是Foster & Partners 在經濟下滑時的主要收入來源,現在這項目好像還是如常進行,大家可能有機會見到這個完全不計成本的環保城市。

未來水世界 (The water world)/ 絕望真相(The Inconvenient truth)


 
好像很長時間沒有和大家講電影中的建築, 今期講未來水世界中的水上之城, 記起這是1995年的電影, 當時是歷史以來最昂貴的電影, 之後這紀錄才被珍珠港(Pearl harbour) 打破.
電影一開首便講述Kevin costner 乘船到一個海上之城作交易, 他到這裡交易的目的是希望用泥土來交換一些食水, 但當他離開時, 他被要求和一名年青女子交配, 因為在這個人工島上, 人口很少所以通常是近親通婚, 導致令孩兒疾病纏身,不能正常成長. 但Kevin costner被拒絕最後被發現他是進化人, 即是有魚鰓的人類所以他可以在水中呼吸, 因此他被島中的追殺.
人工島的出現是因為兩極的冰村完全溶化令水位大幅上升, 陸地被埋沒, 人類沒有原有的陸地來生活, 需要建造人工島來生活. 當時雖然還有石油, 但只有海盜才有石油, 一般人主要的能源是依賴風力和人力, 種植和循環再用的地方都是十分近, 衛生環境很差, 食水和食物是一個大問題, 電影中的Kevin costner由於有魚鰓所以可以深深潛水到昔日的海底城市, 然後拿一些現有的珍寶來交換食物.
到底我們將來會否這樣地生活? 答案是可能的.
根據戈爾(Al Gore) 的絕望真相(The Inconvenient truth) 後,大家都可能會有同樣的想法,相信大家都可能在Youtube上看過有人反擊絕望真相中的論點, 但戈爾所說的絕對是一個現實, 雖然理據未必完全100%真實, 但他所說的絕對代表部份現實.
當中的節錄包括:
1)    當兩極的冰塊完全溶解, 令水位大幅上升20尺, 雖然未有証據證實水位可以上升20尺,但水位肯定會上升, 而低水位地帶如上海、荷蘭等北歐地區、部份南中國、New York、Califonia等地方都可以成為水底之城.
2)    全球的氣溫在2005年到達人類歷史以來最高的一年, 成因是因為溫室氣體急升, 令大氣層的厚度增加, 地球的熱量不能射出大空而反射到地球.
3)    當地球的氣溫不斷增加, 冰塊溶解的速度增快. 兩極的冰塊其實是好像是地球的大鏡一樣, 將太陽光的熱量反射出大空, 但當部份冰塊溶解後, 反射功能減少, 令氣溫不斷上升,冰塊溶解的速度是以幾何級數增快. 在電影中, 曾談及過南極在近年溶解出來的冰塊比New York 的Manhattan 還要大.
4)    在海洋裡有一個海洋水流循環(Ocean conveyor), 這是平衡全球氣溫的一個重要因素, 因為海洋的熱水會從高處把海水帶至低處, 令氣溫保持平衡. 這個Ocean conveyor是由大平洋流至大西洋, 即是經過全球. 在電影中, 戈爾指出, 如果兩極的冰塊繼續溶化, 冰水可能令Ocean conveyor減慢什至停止, 這便可能使全球氣溫急速反常, 什至進入冰河時期. 雖然有人大力反對這論點, 但我還是讓大家參考一下.
5)    太陽的熱力令水變水蒸氣, 水蒸氣結集變成雨水. 由於氣溫上升這過程變得更強, 這便可能令部份地方出現水災, 部份地方出現旱災.
6)    颱風是由於結聚海洋的氣溫, 而形成熱帶氣旋. 所以,當氣溫不斷上升, 颱風和龍卷風的威力會自然增強, 對人類的威脅自然增強.
電影中還包括很多論點, 我沒有一一節錄, 只列出一些重點出來, 希望大家有機會重看這部電影, 雖然很多觀點未必100%完全正確, 但參考價值什高, 而且如果要學習演說的技巧, 這是必然之算.
大家會問我作為小市民如何可以環保? 是否只是減少使用電燈、空調便足夠? 其實還有很多方法, 而且很簡單.
明天我將會向大家介紹環保家居DIY, 其實另一個角度是向大家提供買樓和裝修的Tips, 為了這一個題目我作了很長時間的資料收集, 希望大家會喜歡.
後記, 現在美國三大車廠 - Ford、GM、Chrysler都可能面對破產的危機, 原因是他們生產的大油缸的汽車不能出售, 令他們的財政方面出現嚴重的問題, 相反Toyota出產的環保車(Hybrid car) 就大賣. 美國三大車廠為何會如此無知? 其實是George Bush在位8年時廢除了Clinton時代的環保政策, 對大油缸的汽車進行補貼, 對石油企業亦進行各種優惠, 間接鼓勵市民用油. 但由於油價不斷上升, 大油缸的汽車不再被市場接受, 因而令汽車公司出現今日的困局.不過, 石油企業因為油價不斷上升而賺大錢, 原油價格曾經直迫150美元一桶, 現在是大約50美元一桶.
大家都可能知道, George Bush的家族與德州的石油家族關系密切, George Bush的競選經費很多都是來自石油企業, 箇中關系我就不得而知.