Technologia

Olbrzymy

Numer 9/2019
Zwałowarka/ładowarka zgarniakowa w kopalni węgla brunatnego. Zwałowarka/ładowarka zgarniakowa w kopalni węgla brunatnego. Bildagentur Zoonar GmbH / Shutterstock
Kopalniane giganty, wielkie ciężarówki, powietrzne olbrzymy, kolosy w kosmosie i wiele innych. Urządzenia zbudowane przez człowieka zadziwiają rozmiarami i siłą.
Liebherr 11200 – największy dźwig samojezdny na świecie.Liebherr/materiały prasowe Liebherr 11200 – największy dźwig samojezdny na świecie.
Wozidło Belaz 75710.LeitWolf/Shutterstock Wozidło Belaz 75710.
Tama Trzech Przełomów – Chiny.Vadim Sadovski/Shutterstock Tama Trzech Przełomów – Chiny.
Kosmiczny Teleskop Hubble’a na orbicie.gyn9037/Shutterstock Kosmiczny Teleskop Hubble’a na orbicie.

Kopalniane giganty – zazwyczaj można je oglądać z bardzo daleka i wtedy nie robią aż takiego wielkiego wrażenia. Czasami jednak te olbrzymie maszyny są przeprowadzane z jednej odkrywki na inną i wtedy łatwo docenić ich potęgę. Choć tempo ruchu tego olbrzyma wynosi najwyżej 6 m/min (na YouTube zamieszczono film z takiego przejazdu: https://youtu.be/KtYGing-3wg).

Gabaryty imponują. Wysokość tego typu urządzeń sięga średnio 50 m, a długość przekracza 200 m. Całkowita masa to 7 tys. t. Największa na świecie, pracująca w Niemczech, koparka Bagger 293 ma niemal 100 m wysokości. Używane w Polsce koparki są nieco mniejsze – SchRs 4600 w Bełchatowie ma 64 m wysokości i 209 m długości.

Jednym z podstawowych urządzeń używanych w kopalniach odkrywkowych jest zwałowarka, która najczęściej występuje w zestawie znanym pod skrótem KTZ – koparka-taśmociąg-zwałowarka. Zadaniem takiego kombo jest najpierw zebranie tzw. nadkładu, czyli warstwy ziemi nad złożami węgla, i przemieszczenie go na składowisko. Często wymaga to kopania na sporą głębokość – na niektórych odkrywkach trzeba zebrać 150 m nadkładu. Po odsłonięciu złoża KTZ zaczyna podstawową pracę, czyli wydobycie węgla, który najczęściej dostarczany jest osobnym transportem do pobliskiej elektrowni. Największa w Polsce bełchatowska zwałowarka A2RsB 15400 ma wysokość 50 m, a długość 225 m (dwie długości boiska na Stadionie Narodowym).

Nadkład i węgiel zbierane są zazwyczaj przy pomocy koła czerpakowego. Ma ono średnicę 17 m, a każdy z 16 czerpaków jednorazowo zgarnia 4 m3. Wspomniana wcześniej koparka Bagger 293 ma na kole 20 czerpaków, każdy o pojemności 15 m3. Zasilana jest prądem elektrycznym o napięciu 30 tys. V i do działania wymaga mocy ponad 15 MW.

Największe z tych maszyn roboczych dostarcza się na miejsce pracy w częściach i tam dopiero montuje za pomocą żurawi samojezdnych, zwanych popularnie dźwigami. Największy z obecnie eksploatowanych żurawi, Liebherr LTM 11200–9.1, ma udźwig maksymalny 1200 t (!), a ciężar podnosi nawet na wysokość 100 m. Teleskopowe ramię rozsuwane jest za pomocą silnika o mocy 68 KM, a za uniesienie ładunku odpowiada osobny silnik 326 KM.

Ciężarówki giganty

Mijając place budowy, widzimy ciężarówki z piaskiem czy kruszywem na pace. W porównaniu z samochodami osobowymi są one olbrzymie. Najczęściej można nimi przewozić nawet kilkanaście ton ładunku, a w przypadku tych największych spotykanych na drogach – do 30 t. Wszystkie te pojazdy wydają się jednak dość małe, jeśli porównamy je z gigantami produkowanymi w znajdującej się na Białorusi firmie Biełaz. Weźmy na przykład wozidło Belaz 75710. Ma ono ponad 20 m długości, ponad 8 m wysokości i prawie 10 m szerokości. Masa własna tego mastodonta sięga 360 t (więcej niż sześć czołgów Leopard), a można na niego załadować niemal 500 t. Pojazd wyposażono w dwa silniki Diesla, każdy o mocy 2300 KM, które pozwalają na rozwinięcie całkiem sporej prędkości 64 km/h (oczywiście bez ładunku). Ciekawostką jest to, że koła napędzane są silnikami elektrycznymi – diesle służą do wytwarzania prądu elektrycznego. Jedna opona do tego monstrum waży 5,8 t. Praktycznie wszystkie tego typu wozidła pracują w kopalniach odkrywkowych. W Polsce nie spotyka się aż tak wielkich wywrotek. Największe mają nośność rzędu 60 t.

Powietrzne olbrzymy

Maszyny poruszające się po ziemi robią duże wrażenie, ale tak naprawdę przebijają je te, które potrafią się wznieść w powietrze. Największą obecnie eksploatowaną jest An-225 Mrija (czyli po ukraińsku „marzenie”). Ten sześciosilnikowy gigant ma 84 m długości, a rozpiętość jego skrzydeł sięga 88,4 m. Masa własna tego samolotu to 200 t, a razem z załogą i paliwem – 350 t. Ten transportowy gigant może unieść ładunek o masie 250 t. Duże wrażenie robi zużycie paliwa – 18 t na godzinę lotu. Zasięg tej maszyny z pełnym ładunkiem to 4500 km. Mrija kilkakrotnie odwiedziła Polskę. Na świecie jest tylko jeden egzemplarz An-225, budowę drugiego przerwano w związku z rezygnacją ZSRR z programu kosmicznego „Buran”.

Największym obecnie samolotem pasażerskim jest francuski Airbus 380. Rozpiętość skrzydeł wynosi niemal 80 m, długość – 73 m. W najpopularniejszej wersji zabiera na pokład 555 pasażerów, ale firma oferuje też wersję dla 853 osób.

Jednak największymi gabarytowo statkami powietrznymi były popularne w latach 30. XX w. sterowce. Mistrzostwo w ich budowie osiągnęli Niemcy. Te wypełnione wodorem albo helem statki powietrzne miały niemal 250 m długości. Były więc trzykrotnie dłuższe i dwukrotnie wyższe niż znane dziś jumbo jety (Boeingi 747). Odbywały nawet bardzo długie loty transatlantyckie – do USA i Brazylii.

Gigantyczne tamy

Poszukiwanie źródeł zielonej energii, pozwalającej na produkcję prądu elektrycznego bez emisji dwutlenku węgla, zmobilizowało konstruktorów do budowy olbrzymich zapór, które w połączeniu z elektrownią wodną spełniają właśnie takie zadanie. Buduje się je od dawna, ale konstrukcje, które powstały w ostatnich latach, naprawdę imponują. Obecnie najwięcej energii (ok. 100 TWh rocznie) produkuje zapora Itaipu, położona na rzece Parana. Wspólne przedsięwzięcie Brazylii i Paragwaju zasila sieć energetyczną tych dwóch krajów, pokrywając zapotrzebowanie na prąd tego drugiego w 95%. Prawdopodobnie jednak już w tym roku tama Itaipu odda palmę pierwszeństwa największej na świecie Zaporze Trzech Przełomów w Chinach. Ten gigant, mający turbiny o łącznej mocy 22,5 GW (niemal dwa razy większej od Itaipu) i będący najdroższym projektem budowlanym na świecie (ok. 37 mld dol.), dziś pokrywa zaledwie niecałe 2% potrzeb energetycznych Chin. Dla porównania – wszystkie elektrownie w Polsce mają łączną moc nieco ponad 40 GW.

Olbrzymy w kosmosie

Kosmos sam w sobie jest wielki, więc nie może dziwić, że najczęściej wysyłamy tam również olbrzymie maszyny. Ale po to, aby wynieść w przestrzeń jakikolwiek obiekt – satelity, ludzi, lądowniki księżycowe czy marsjańskie – niezbędna staje się odpowiednio duża rakieta. Do dziś rekordowo wielką rakietą jest amerykański Saturn V. Ustawiony na wyrzutni mierzy w pionie niemal 111 m i może wynieść na orbitę 140 t ładunku. Rakiety te w latach 60. i 70. były używane przez amerykańskie misje orbitalne, jak też do dostarczenia ludzi na Księżyc. Jeśli ktoś planuje podróż po USA, może obejrzeć sobie Saturna w otwartym w 1970 r. muzeum US Space & Rocket Center, znajdującym się w Huntsville w stanie Alabama. Drugim miejscem, w którym zapoznamy się z tą gigantyczną konstrukcją, jest Space Center Houston w Teksasie. W tym przypadku została ona złożona z trzech rakiet, które pierwotnie miały uczestniczyć w misjach księżycowych ostatecznie odwołanych przez NASA.

Współczesne rakiety są nieco mniejsze, ale niektóre mają istotną przewagę nad pozostałymi. Np. w przypadku rakiety Falcon 9 firmy Elona Muska SpaceX dwa boczne silniki rakietowe mogą być używane wielokrotnie. Rakiety kosmiczne wyniosły na orbitę potężne urządzenia, takie jak Kosmiczny Teleskop Hubble’a czy też elementy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), które zmontowano już w przestrzeni, tworząc największy obiekt kosmiczny zbudowany rękami ludzkimi.

Ekstremalnie wielki teleskop (ELT)

Rozmaite wielkie urządzenia są wysyłane w kosmos, ale obserwacje od bardzo dawna są także prowadzone z powierzchni Ziemi. Obecnie astronomowie mają możliwość wykorzystywania do badań przestrzeni kosmicznej teleskopów o średnicy zwierciadła, która nie przekracza 10 m. Planowane jest jednak stworzenie prawdziwie gigantycznego teleskopu. Postanowiono umieścić go z dala od siedzib ludzkich, na pustyni Atakama. Zwierciadło główne ma mieć średnicę aż 39 m i będzie zbierać 13 razy więcej światła niż najmocniejsze obecnie teleskopy. Budowę rozpoczęto w 2014 r., a całość ma zostać uruchomiona za pięć lat. Obserwacja kosmosu stanie się wtedy 16 razy bardziej szczegółowa, da się też badać skład atmosfery egzoplanet. Warto dodać, że Polska uczestniczy w budowie teleskopu, a nasi astronomowie znajdą się w zespołach badawczych.

Znacznie większymi konstrukcjami do obserwacji nieba są radioteleskopy. Do niedawna palmę pierwszeństwa dzierżyło obserwatorium Arecibo w Puerto Rico. Średnica tego radioteleskopu przekracza nieco 300 m. Miłośnicy filmu zapewne mogą pamiętać finałową scenę „GoldenEye” z Jamesem Bondem, która tam właśnie się rozgrywa. Obecnie największym działającym radioteleskopem jest FAST (five hundred meter aperture spherical telescope) zbudowany w chińskiej prowincji Kuejczou i uruchomiony w 2016 r. Jego średnica wynosi 500 m.

Wielki zderzacz hadronów (LHC)

Na koniec zdecydowanie największe (i oczywiście najdroższe) urządzenie zbudowane przez człowieka. Znajduje się na terytorium Szwajcarii i Francji, lecz nie da się go podziwiać w całej okazałości, bo większość konstrukcji tkwi pod ziemią. Jest to akcelerator cząstek elementarnych, służący do przeprowadzania skomplikowanych eksperymentów fizycznych. Jego podstawową częścią jest torus o długości 27 km, umieszczony na głębokości 50–175 m. Wewnątrz torusa panuje próżnia, w której rozpędzane są przeciwbieżne wiązki protonów. Wiązki te się zderzają, a powstające w tym momencie cząstki elementarne są wykrywane za pomocą olbrzymich detektorów ATLAS (średnica 6 m) oraz CMS (średnica 16 m). Całość budowana była przez ponad 30 lat i pochłonęła wiele miliardów dolarów. Obecnie przy projektach związanych z LHC pracuje ponad 10 tys. naukowców i inżynierów reprezentujących ponad 100 uczelni z całego świata. Moc niezbędna do prowadzenia eksperymentów przekracza 200 MW.

dr n. chem. Mirosław Dworniczak

01.09.2019 Numer 9/2019

Czytaj także

Reklama
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną