"-         Van kocsid?

-          Van.

-          Milyen színű?

-          Sárga.

-          Hány személyes?

-          Kettő.

-          Hú! Hány köbcentis?

-          60 ezer…"

Még mielőtt lelőném a poént, aminek az eredetijét úgyis mindenki ismeri, készüljünk fel arra, hogy kicsit elrugaszkodunk a „megszokott” szárazföldi gépjárműveinktől, és betekintünk a hatalmas, egész hegyeket elmozdító bányadömperek világába, méghozzá az egyik személyes kedvenc típusomon keresztül. A kérdésre a válasz: KOMATSU 860-1K-T.

 A bányákban dolgozó off-highway dömperek – talán az exkavátorokat és még néhány különleges szörnyeteget leszámítva, amelyeket egyébként igyekszem majd bemutatni – a legnagyobb szárazföldi közlekedőeszközök. Míg a hagyományos – közúton is használható – társaiknál fontos szempont, hogy elférjenek - mondjuk - egy autópálya sávjában, vagy be tudjanak fordulni egy szűk utcasarkon, a dömpereknél nincsenek ilyen megkötések. A hatalmas, egész városnyi méretű külszíni fejtésekben nem kell attól tartani, hogy túlsúly miatt megállítanak (bár túlsúly ebben a kategóriában is létezik, csak nem 40 tonna, hanem… na, arról később), vagy hogy leverjük a sarkon parkoló autó tükrét.

Míg egy hagyományos, négytengelyes billencs 25-30 tonna rakományt képes elvinni (bár Magyarországon elvileg ennyit se, noha valójában 40-50 tonnát is rápakolhatnak, a mai gépek elbírják), a bányadömperek világába 100 tonna belépő, de jellemzően inkább 200-300 tonna a jellemző, sőt, a legeslegnagyobb, ún. Ultra-Class gépeknél 400 tonna (!!!) anyagot is fel lehet pakolni hátra. Ilyen óriási mennyiségek biztonságos – és viszonylag gyors – elszállításához igen erős járműszerkezetre, motorra, segédberendezésekre van szükség. A bányadömperekben ezért hatalmas, inkább a dízelmozdonyok és a kisebb hajók világában megszokott méretű, bőven 1000 lóerő feletti motorok dolgoznak, és a hagyományos, fogaskerekes vagy hidrodinamikus (automataváltós) megoldások helyett is más meghajtást alkalmaznak. A leggyakoribb, amikor a dízelmotor egy generátort hajt meg, amely árammal látja el a – leginkább a hátsó – kerekeknél elhelyezett elektromos vontatómotorokat (bár a jelenlegi legnagyobb ilyen dömper pont hidrodinamikus nyomatékváltót használ). Mivel a villanymotorok az itt szokásos alacsony fordulatszámokon bődületes nyomatékot képesek kifejteni, ez a legmegfelelőbb megoldás, ha több száz tonna terheléssel kell megindulni a meredek emelkedőkön.

Egy Caterpillar dömper vs. Chevy Suburban (ami szintén nem kicsi autó) (Forrás: http://www.vyperlook.com)

A bányadömperek egyik legszembetűnőbb tulajdonsága a méreteikhez képest is hatalmas kerekek, amelyekre a felszerelt gumiabroncsok tömege egyenként is bőven veri egy Hummer összsúlyát. Nem is kaphatók minden gumiszervizben, hanem általában neves autógyárak készítik rendelésre őket, áruk darabonként is egy új középkategóriás autóéval vetekszik.

Egy alsókategóriás és egy felső-középkategóriás dömper 35, ill. 57 collos abroncsai egy emberhez viszonyítva. Az Ultra Class-okhoz még nagyobb, 63-as felnik járnak. (Forrás: http://www.etftrucks.eu)

Most pedig nézzük, mit tud mai „alanyunk” a Komatsu 860E!

A szóban forgó jármű egy kéttengelyes, merev (nem csuklós), közepes méretű (bizony… a sokszor háromtengelyes Ultra-Class-okról külön poszt lesz :) ), dízel-elektromos „off-highway” bányadömper (az angolban ezekre a szörnyekre a „Haul Truck” vagy „Mining Truck”, azaz durva fordításban „Szállító teherautó” vagy „Bányateherautó” szavakat használják. Az általam használt dömper kifejezést inkább az autópálya-építéseknél is sokszor látható, 3-4 tengelyes, billenőplatós közúti teherautókra mondják). A 860E a Komatsu kínálatában is csak a felső-középkategóriában szerepel, nagytestvérei, a 930 és 960E gyártmányok nemcsak adataikban, hanem már kinézetre is jóval nagyobbak, utóbbi teljesítményben és teherbírásban is közel a másfélszeresét tudja a 860-asnak. Ami mégis érdekessé teszi a leginkább amerikai külszíni fejtésű bányákban szolgáló gépet, az az extraként rendelhető felsővezetékes, áramszedős segédhajtás (trolley-assist), amiről mindjárt bővebben is szót ejtünk. De előbb a „száraz” adatok.

A Komatsu 860E-ben egy hatalmas, 16 hengeres, négyütemű, két darab turbófeltöltővel ellátott (hengersoronként egy, tehát bi-, nem twinturbo. Ja igen, V-motorról van szó) négyütemű dízelmotor dolgozik, amely önmagában majdnem 10 tonnát nyom (és amivel kimondottan kompaktnak számít ebben a mezőnyben). Az erőforrás lökettérfogata közel 61 liter, 1900-as fordulaton 2700 lóerőt ad le, ami egy középkategóriás dízelmozdony teljesítménye (mondjuk Magyarországon konkrétan a legerősebb dízelek voltak 2700 LE-sek). Ebből az ilyen-olyan segédberendezések teljesítményigényét leszámítva kb. 2200 LE jut el a kerekeket meghajtó villanymotorokig. Képzelhető, micsoda erők hatnak a hajtókarokra, amikor a cirka 25 kilós, kisebb vödör méretű dugattyúk másodpercenként 30-szor száguldanak fel-le a hengerekben.

A Komatsu V16-os motorjának blokkja. (Forrás: http://www.rottlermfg.com)

A dízelmotor generátoron keresztül, tirisztoros egyenirányító és inverterek segítségével hajtja meg a háromfázisú, váltakozó áramú aszinkron villanymotorokat. A két motor maximális nyomatéka összesen 10 000 Nm, ami a tengelyhajtóművekben használt 35,5-es lassító áttétellel „megszorozva” 355 000 Nm-es, a Földet a sarkaiból kiforgatni képes indítónyomatékot, illetve a 860E-nél használt drabális kerekek esetében 190 kN vonóerőt jelent (azaz a Komatsu képes elszakítani a 19 tonna terhelhetőségű drótkötelet is). Ugyan méretei alapján nem gondolnánk, de a 860E akár 40 mérföldes, azaz 64 km/h-s sebességgel is képes haladni, a megállásról pedig a kerékagyban elhelyezett többtárcsás, 7,5 négyzetméteres (!!!) összfelületű tárcsafékek gondoskodnak. Ezek nem ilyen játszótéri körhinta méretű darabok, mint ahogy számítanánk rá, hanem több kisebb tárcsa egy közös házban, hogy a por ne tegye tönkre őket.

Egy bányateherautó kerékagyának keresztmetszete (Forrás: http://ptstudios.tripod.com)

Amennyiben ez nem lenne elég, egy gomb megnyomásával a hajtómotorok óriási villamos fékekké alakulnak, melyek fékteljesítménye eléri a 3500 kilowattot (átszámítva 4650 LE, de én személy szerint az elektromos gépeknél jobban szeretem a wattot használni, végül is a vízforralóra se mondjuk azt, hogy 3 lóerős…). Ja igen, a villamos fék egyébként hasonlít a motorfékhez, csak nem a súrlódást, hanem az elektromos mezőt használja. A forgó kerekek a – most épp generátorként, „fordítva” működő – motorokat forgatva áramot termelnek, amivel nagy teljesítményű fűtőszálakat fűtenek fel, azokat pedig a környezet és egy ventilátor hűtik le. Hogy érzékeltessem, mekkora mennyiségekről van szó: egy-egy komolyabb ereszkedésnél egy átlagos magyar háztartás egyhavi áramfogyasztása néhány perc alatt felemésztődik ezekben a berendezésekben. Az akkuk és a kondenzátorok fejlődésével ezt az irdatlan mennyiségű hőt egyszer majd újra fel lehet használni gyorsításkor, addig viszont marad ez az energiapocsékolónak tűnő, de valójában környezetbarát (kisebb fékek is elegendők, nem használódnak el a féktárcsák, a betéteknek nincs porszennyezése) módszer. A villamos fék (hivatalos nevén Elektrodinamikus Intarder) egyébként megállítani, állva megtartani nem képes a járművet, mert a kerekek lassulásával a generátor teljesítménye is csökken. Az álló kerék nem termel áramot, így a fék sem működik.

A 860E méretei (Forrás: http://www.equipmentcentral.com)

 A 860E 6 darab óriási, 3,7 méter átmérőjű, egyenként 1,3 méter széles, 4 tonnás (!!!) abroncson nyugszik (hátul ugye duplakerekek vannak, ezért kell hat darab), ezeket 57 collos felnikre húzzák fel. A tömzsi felépítésű Komatsu hossza 15 méter, billentéskor magassága egy négyemeletes házéval vetekszik (14 m). Az üresen is 200 tonnás gépbe nem kevesebb mint 255 tonna anyagot lehet tölteni, de az üzemidő 10 %-ában 20 % túlterheléssel is közlekedhet (ez kb. 310 tonna terhet jelent). Telepakolva ugyebár 455 tonnát nyom a 860E, azaz átszámolva éppen eléri az USA-ban bűvösnek számító 1 millió fontot (mármint a tömege, nem az ára, mert az bőven meg is haladja…). És ha már szóba került az ár; a gumik darabonként 45 ezer dollárba (10 millió Ft-ba) kerülnek, maga a dömper pedig 3,5-4 millió dollárt, azaz 800-900 millió forintot kóstál.

Az nyilván nem meglepő, hogy egy ilyen test mozgatásához nem árt, ha elegendő üzemanyag áll rendelkezésre a fedélzeten, és a fogyasztást sem érdemes egy Suzuki, vagy akár egy Hummer adataihoz hasonlítani: több mint 4500 liter gázolajat tud felvenni a 860E (itthon tehát cirka kétmillióba kerülne teletankolni), de például motorolajból is 260 liter kell (plusz 120-120 liter a két villanymotornak). Az óriási motort közel fél köbméter víz hűti, az önmagában is 34 tonnás platót emelgető, derékvastagságú munkahengerek-, illetve az egyéb szerkezetek mozgatása pedig 1600 liter hidraulikaolajat igényel. A 860E teljes terhelés mellett (tereptől függően) 400-500 liter gázolajat fogyaszt óránként, tehát a tank egy keményen végigdolgozott munkanapra is bőven elég.

Borítás (Forrás: http://portalkch.komatsu.cl)

 A Komatsu a fentieken kívül a 860-ashoz (illetve két számmal kisebb testvéréhez, a 2000 lóerős 730E-hez) kínálja a már említett, felsővezetékes elektromos segédhajtást (de a nagy konkurens Hitachi is gyárt ilyen gépeket). A rendszer a trolibuszokéhoz teljesen hasonló, bár annál nagyobb léptékű (három emelet magas oszlopokkal). Az extra beikszelését kétszer is meg kell gondolni, mert a hozzá tartozó különleges, 1600 vagy 1800 voltos egyenáramú felsővezeték kiépítése km-enként 2,5 millió dollárba kerül, másfélszer annyiba, mint mondjuk egy hagyományos vasút villamosítása (bár jellemzően csak néhány száz méteres, legfeljebb 1-2 kilométeres egybefüggő szakaszok vannak a meredekebb emelkedőknél), illetve az áramszedős dömperek 200-300 ezer dollárral (45-50 millió forinttal) drágábbak a hagyományos társaiknál. Természetesen - mivel hosszútávon megtérülő befektetésről van szó - érdemes megfontolni a kiépítést. A munkavezetékeket 11 kV-ról letranszformált és egyenirányított árammal táplálják. A járművek a trolikhoz hasonlóan két áramszedővel vannak felszerelve, hiszen az óriási gumikerekek tökéletes szigetelők, és a pálya sem fémből van, ezért nem lehet megoldani az áramkör zárását, mint mondjuk a villamosoknál. A szedők felhúzásával a 860E teljesítménye 4600 lóerőre nő, miközben magának a járműnek a fogyasztása nem növekszik, illetve lényegében átalakul (persze az áramért fizetni kell, de energiaegységre vetítve olcsóbb, mint a gázolaj, és helyi környezetszennyezés sincs).

A trolley-assist rendszer keresztmetszete (Forrás: http://www.pythongroup.ca)

Az alábbi videón látszik a rendszer működése. Ahogy a 860-as maximális terhelésnél megindul az emelkedőn, az embernek tényleg az az érzése, hogy az erőművek valósággal behorpadnak, ha egy-két ilyen gép rákapcsolódik a hálózatra... (a videón 0:30-tól látható)

Itt pedig a "kis" testvér 830E kerékcseréje figyelhető meg. Nem is tart annyi ideig, mint az ember elsőre gondolná, bár egy óriás targonca azért nem árt hozzá. A videón látszanak a tárcsafékek is.

A számítások szerint a trolley-assist használata óránkénti fogyasztásra számolva 45 liter gázolajat spórol meg autónként. Ez egy több tucatos flottánál, és sokéves működésnél már nagyon nem mindegy, évente akár 10 millió liter gázolaj felhasználásának-, illetve 16 ezer tonna szén-dioxid kibocsátásának a megtakarítását is jelentheti, a gázolajárak emelkedéséről és  az ilyen gépekre kivetett szén-dioxid adóról nem is szólva. Nem egy bánya épített saját használatú, földgáztüzelésű gázturbinás vagy gázmotoros erőműveket a fejtések mellé, amelyekkel még olcsóbbá teheti a kitermelést, hiszen nem kell fizetni az áram szállításáért valamelyik szolgáltatónak, illetve a felesleges áramot el is lehet adni nekik. A közeljövőben megjelenhetnek olyan járművek is, amelyek egészen kicsi dízelmotorokkal működnek, teljesítményük nagy részét már nagyteljesítményű elektromos hálózat, vagy még (sokkal) később akkumulátorok, ill. szuperkondenzátorok is szolgáltathatják. Emellett a bányateherautóknál is kiépülhetnek a villamosoknál és modern villanyvasutaknál már teljesen szokványos rendszerek, amelyek képesek a fékezéskor termelődő energiát a hálózatba visszatáplálni. Így egy éppen ereszkedő, fékező dömper egy éppen felfelé haladó társának adhatja át az energiát.

Felsővezeték építése egy bányában, 2001-ben (Forrás: http://hutnyak.com)

Egyébként nem ez az első időszak, amikor a gyártók a felsővezetékes meghajtás felé fordulnak. A villamos hajtás a gyakori emelkedők és a nem mindennapi terhelés miatt már korábban sem volt szokatlan a dömperek között (balra: egy 1940-ben készült kép Olaszországból), de az igazi fénykor a 70-es évek végén jött el, amikor az olajválságokkal úgy felszökött a gázolaj ára, hogy az áramszedős dömperek iránt addig soha nem látott kereslet alakult ki. A 80-as évek közepére az olajárak visszaestek a korábbi szint közelébe, illetve a gyárak fejlesztéseinek köszönhetően a dömperek fogyasztása is elfogadhatóbbá vált (ezzel a mozdonyokhoz hasonlóan véget is ért a hatalmas kétütemű dízelek kora ebben a szegmensben is). A 90-es években az Öbölháború nyomán megint megugrott az olaj ára, így újra keresettek lettek a trolley-assistok (bár sok helyen az olajárak visszaesése miatt még nem bontották el a felsővezetékeket), majd a "veszély" elmúltával újból visszatértek a hagyományos dömperekhez. Hiába, ez üzlet, nem jótékonysági fesztivál, így megy ez. Viszont az új évezredben már jól hangzik az üzletben is, ha a vállalkozó óvja a környezetet. Emiatt is, de még inkább az olajárak újbóli emelkedésének "köszönhetően" a trendek mindenképpen a minél kevésbé a belső égésű motorokat használó dömperek felé haladnak, hiszen világosan látszik, hogy a gázolaj belátható időn belül igen drága lesz.

Trolley-assist dömperek a 80-as években Dél-Afrikában. Itt már felváltotta a troli-áramszedőket a villanymozdonyoknál is használt pantográf (Forrás: http://hutnyak.com)

A bányavállalatok már most is igyekeznek villamosítani nemcsak a meredek emelkedőket, hanem a sík szakaszokat is, a távlati cél pedig egy olyan hálózat, amelynek minden lehetséges része vezeték alá kerül, és a gépek csak ott használnak dízelmotort, ahova nem lehet bevinni a drótot. Az akkuk fejlődésével pedig egyszer majd mindkét rendszer feleslegessé válik, de - elnézve a mai villanyautók adatait - ez nem mostanában lesz.

Nemcsak a Komatsu gyárt elektromos segédhajtású dömpereket, hanem többek között a Hitachi is 

A fenti rémisztő adatok ellenére (és a külszíni fejtésű bányákat övező környezetvédelmi vitákba nem belemenve) kijelenthető, hogy az ilyen gépek alkalmazása - akár elektromos, akár nem - kimondottan gazdaságos, és minél nagyobb példányok készülnek, annál környezetkímélőbb mind fogyasztás, mind a gyártás környezetterhelését tekintve, pláne ilyen újítások mellett. Egy ilyen gép kivált 10 darab hagyományos teherkocsit (persze azok a közúti szállításhoz – ha van szükség ilyenre – továbbra is kellenek), és minél nagyobb az „egység”, annál kevesebbet kell rendelni, miközben egy darab nagyobb autó legyártásának nem annyival nagyobb az ökológiai lábnyoma, mint amennyivel több hasznot (nem feltétlenül pénzbelit) jelent egy társaságnak, illetve közvetve nekünk, fogyasztóknak.

Források:

http://www.mineprofs.org/info/annual_meetings/2010/SOMP-10-Industry-Kecojevic.pdf

http://www.komatsu.com/ce/products/pdfs/KAC_860E-1K.pdf

http://www.sacea.org.za/.%5Cdocs%5CTROLLEY%20ASSIST%20TO%20OPTIMISE%20HAULING%20CYCLES%20WITH%20ELECTRIC%20TRUCKS%20.pdf

http://www.arcticminers.org/presentations/Elliot_ThorumMar4_2011.pdf

Képek forrása:

http://us-cdn.creamermedia.co.za/assets/articles/images/resized/58125_resized_860e_truck_left_front.jpg

http://en.komatsu-club.com/graphics/gallery/full/4_860e.jpg

http://i.ytimg.com/vi/JiZn6dqTuy4/0.jpg

http://www.tiremedia.com/images/news-foto/michelin-nm-02108.jpg

http://www.pythongroup.ca/pythongroup_ca/bank/pageimages/energy_-_trolley4.jpg

http://hutnyak.com/Trolley/Photos/Barrick/TrucksonLineBarrick.JPG

http://3.bp.blogspot.com/_IPZX1n_gnIM/TMBGhBX0n2I/AAAAAAAAGYE/02QpNEBuKJw/s400/Sishen-Haul-Truck-with-Trol.jpg

http://cdn.c.photoshelter.com

http://www.pythongroup.ca