“Koncept för en levande skulptur som får sin rörelseenergi från omgivningens temperaturväxlingar” “Konsepti elävästä veistoksesta, joka saa liike-energiansa ympäristön lämpötilavaihteluista”

1

“Koncept för en levande skulptur som får sin rörelseenergi från omgivningens temperaturväxlingar” “Konsepti elävästä veistoksesta, joka saa liike-energiansa ympäristön lämpötilavaihteluista”

© Simon Gripenberg 2006

2

FLOWER POWER “Teknik på konstens och naturens villkor”

FLOWER POWER “Tekniikkaa taiteen ja luonnon ehdoilla”

Bakgrund

Tausta

Flower Power är en skulptur som ständigt lever med sin omgivning. Då den omgivande temperaturen förändras sätts den i rörelse. En stigande temperatur gör att skulpturen öppnar sig medan en sjunkande temperatur får den att sluta sig. Flower Power är alltså en slags evighetsmaskin, men fyller inte kriterierna helt och hållet då omgivningens temperaturväxlingar ständigt förser skulpturen med ny rörelseenergi. Skillnaden mellan dag och natt är tillräcklig för att åstadkomma en rejäl rörelse.

Flower Power on veistos, joka jatkuvasti elää ympäristönsä kanssa. Lämpötilan muuttuessa se herää eloon. Lämpötilan nousu saa veistoksen avautumaan ja lämpötilan lasku saa sen sulkeutumaan. Flower Power on siis tavallaan ikiliikkuja, mutta se ei täytä ikiliikkujan kaikkia kriteerejä, koska se kuitenkin jatkuvasti saa energiaa lämpötilan vaihteluista. Jo lämpötilaero päivän ja yön välillä saa aikaan kunnon liikkeen.

Tekniken Konstruktionen är enkel. En bestämd mängd hydraulolja innesluts i en behållare. När oljan värms upp utvidgas den. Kraften i denna volymförändring är enorm och användas i dethär fallet till att driva en hydraulisk cylinder. Med relativt små oljemängder blir volymförändringen förhållandevis stor (se sida 13/tabell 1). Med hjälp av termodynamikens grundlagar är det enkelt att räkna ut oljans volymförändring. Behållaren utvidgas också men dess volymökning är så gott som försumbar (se sida 12/figur 7).

Tekniikka Konstruktio on yksinkertainen. Tietty määrä hydrauliöljyä sijoitetaan suljettuun säiliöön. Öljy laajenee lämmetessään ja sen tilavuus kasvaa. Tämä tilavuuden kasvun voima on huikea ja sitä hyödynnetään tässä tapauksessa hydraulisylinterissä. Suhteellisen pienillä öljymäärillä saadaan aikaan suuri tilavuuden muutos (katso sivu 13/taulukko 1).Termodynamiikan peruskaavojen avulla on helppo laskea öljyn tilavuuden muutos. Säiliö laajenee myös, mutta sen tilavuuden kasvu on lähes mitätön (katso sivu 12/kuva 7). Filosofiaa

Filosofiskt Det moderna västerländska samhället bygger uteslutande på normer som utveckling och ständig tillväxt. Ett linjärt tankesätt härskar. Naturen däremot fungerar inte linjärt utan i form av cykler och kretslopp. Vi lever inte längre i harmoni med naturen. Alla beslut tas kortsiktigt istället för att vi prioriterar hållbarhet. Vi tror gång på gång att vi med teknik kan överträffa naturens egen genialitet men gång på gång visar det sig hur fel vi har. En prisad konstruktion/produkt visar sig ofta efter en tid ha bieffekter som vi inte kunde ana. Begrepp som stress och utbrändhet är bekanta för så gott som alla. I en begränsad värld kan resurserna inte växa för evigt. Detta enkla faktum förstår vi nog alla i grund och botten, men vi blundar. Flower Power är ett ställningstagande. Det är orealistiskt att tänka oss att vi skulle avstå alla tekniska vinningar och ta ett steg bakåt i evolutionen. Flower Power fördömer inte. Konstverket pekar däremot på möjligheten till en ödmjukare inställning till vår omgivning och förespråkar det cykliska tankesättet. Flower Power är teknik på konstens och naturens villkor.

Moderni länsimainen yhteiskunta rakentuu ainoastaan kehityksen ja jatkuvan kasvun ehdoilla. Lineaarinen ajattelutapa hallitsee. Luonto sen sijaan ei toimi lineaarisesti vaan syklien ja kiertojen muodoissa. Emme elä enää luonnon kanssa sopusoinnussa. Kaikki päätökset tehdään lyhytjännitteisesti sen sijaan että suosisimme kestävyyttä. Uskomme yhä uudelleen siihen, että pystymme tekniikan avulla lyömään laudalta luonnon oman nerokkuuden, vaikkakin joudumme toteamaan, että tässä käy päinvastoin. Palkittu konstruktio/tuote osoittaa myöhemmin omaavansa sivuvaikutuksia joita emme voineet edes kuvitella olevan. Käsitteet stressi ja loppuun palaminen ovat meille kaikille tuttuja. Rajoitetussa maailmassa resurssit eivät voi jatkuvasti kasvaa. Ymmärrämme tämän yksinkertaisen tosiasian, mutta suljemme siltä silmämme. Flower Power on kannanotto. On epärealistista, että luopuisimme kaikista teknisistä voitoista ja ottaisimme askeleen taaksepäin kehityksessä. Flower Power ei syytä ketään. Taideteos sen sijaan osoittaa mahdollisuuden nöyrempään asenteeseen ympäristöämme kohtaan ja se kannattaa syklistä ajattelumallia. Flower Power on tekniikkaa taiteen ja luonnon ehdoilla.

3

Symboliskt

Symboliikkaa

Jag har i konstverket valt en så enkel form som möjligt. Skulpturen har vid låga temperaturer formen av en helt slät avlång cylinder. Den är gjord i blankpolerat rostfritt stål som reflekterar omgivningen. Konstruktionen är diskret trots sin storlek. När temperaturen stiger vinklas blad i skulpturens övre del gradvis ut (se sida 5/figur 1). Skuggor och reflektioner förändras vartefter skulpturen ändrar form. Processen kan liknas vid ett parasoll som fälls ut mer och mer desto varmare det blir. En het sommardag vinklas bladen ända uppåt och helheten ger intrycket av en blomma. När temperaturen sedan sjunker sker den motsatta processen: skulpturen drar ihop sig och intar slutligen sin ”viloform” under vinterns kallaste dagar. Inkommande vårvinter vaknar den åter till liv.

Olen valinnut veistokseen mahdollisimman yksinkertaisen muodon. Kun lämpötila on alhainen, veistos on muodoltaan ainoastaan korkea ja kapea sylinteri. Se on tehty ruostumattomasta teräksestä, joka heijastaa ympäristöään. Konstruktio on kokoonsa nähden tahdikas. Lämpötilan noustessa veistoksen yläosassa olevat lehdet pikku hiljaa avautuvat (katso sivu 5/kuva 1). Sekä varjot että heijastukset muuttuvat sen mukaan kun veistoksen muoto muuttuu. Prosessia voidaan samaistaa aurinkovarjoon, joka avautuu yhä enemmän lämpötilan kohotessa. Hellepäivänä lehdet suuntautuvat ylöspäin ja kokonaisuus näyttää kukalta. Kun lämpötila sitten laskee, lehdet laskeutuvat ja veistos palautuu taas “lepotilaansa”. Seuraavana kevättalvena veistos herää uudelleen eloon.

Rauhallisuus Stillheten Konstruktionens rörelser är långsamma. Då det tar en stund för oljan att värmas/kallna är rörelserna dessutom något fördröjda i förhållande till temperaturförändringen. En betraktare som snabbt passerar kommer inte att registrerara förändringen. Människor som återvänder till platsen och ser skulpturen vid olika tillfällen märker däremot att skulpturen har ett eget liv. De långsamma rörelserna skapar ett lugn. Skulpturen har inte bråttom någonstans. Den står där outtröttligt och pulserar för sig själv. Dess uppgift är att skapa en kontrast till omvärldens stress. Den visar att allt inte behöver ske i rapidfart och ger genom sitt återkommande rörelsemönster en känsla av trygghet och kontinuitet.

Möjligheterna Konceptet Flower Power kan utvecklas i vilka former som helst. Med hjälp av ett större system av hydrauliska komponenter kan en mer komplex och organisk skulptur åstadkommas. Cylinderns rörelse kan sättas och utföra i princip vilket arbete som helst. Den kan styra ett mekaniskt system, t.ex. öppna och stänga persienner eller vinkla speglar. Kanske tekniken till och med kunde finslipas för att driva en generator och skapa en ny form av solenergi.

Liikkeet ovat hitaita. Kestää jonkun aikaa kunnes öljy on lämmennyt/kylmentynyt ja veistoksen liikkeet ovat siis hieman viipyviä/hidastuneita lämpötilamuutoksen suhteen. Ohikulkeva katsoja tuskin huomaa niitä. Ihmiset jotka palaavat paikalle ja näkevät veistoksen eri hetkinä kuitenkin huomaavat sen elävän omaa elämäänsä. Hitaat liikkeet luovat rauhallisuutta. Veistoksella ei ole kiire. Siellä se seisoo ja sykkii väsymättä itsekseen. Sen tehtävänä on luoda kontrasti ympäröivän maailman stressiin. Se osoittaa, että kaiken ei tarvitse tapahtua nopeassa tahdissa. Toistuvalla liikekaavallaan veistos luo turvallisuuden ja jatkuvuuden tunnetta.

Mahdollisuudet Flower Power -konseptia voidaan soveltaa missä tahansa muodossa. Suuremmalla hydraulikomponenttijärjestelmällä saa aikaan kompleksimman ja orgaanisemman veistoksen. Sylinteriliikettä voidaan käyttää mihin tarkoitukseen hyvänsä. Voima voi ohjata mekaanista järjestelmää, esim. avata ja sulkea säleverhon tai suunnata peilejä. Ehkä tekniikkaa voitaisiin kehittää jopa generaattorin pyörittämiseen ja luomaan uudenlaista aurinkoenergiaa.

4

-30°C

-20°C

-10°C

0°C

+10°C

+20°C

+30°C

Figur 1. Skulpturens olika former vid respektive temperatur. Kuva 1. Veistoksen muotoja eri lämpötiloilla.

5

Bild 2. Vi lüga temperaturer har skulpturen en sluten form. Kuva 2. Alhaisessa lämpÜtilassa veistos on muodoltaan suljettu.

6

Bild 3. När temperaturen stiger vinklas bladen uppåt och skulpturen öppnar sig för betraktaren. Kuva 3. Lämpötilan kohotessa lehdet suuntautuvat ylöspäin ja veistos avautuu katsojalle.

7

Bild 4. Såväl solens position som skulpturens form påverkar skuggans form som således aldrig upprepas exakt. Kuva 4. Sekä auringon sijainti että veistoksen muoto vaikuttavat varjon muotoon, joka ei siis koskaan täsmälleen toistu.

8

Bild 5. Under dygnets mörka timmar belyses skulpturen underifrån. Den framträder då bra mot den mörka himlen. Kuva 5. Veistos on valaistu alhaaltapäin vuorokauden pimeänä aikana. Silloin se erottuu hyvin pimeää taivasta vastaan.

9

Oljebehållare Öljysäiliö

Staget ser till att bladen höjs och sänks. Vastatuki vaikuttaa lehtien liikkeeseen.

Luftningshålet hålls öppet när oljan fylls på. Ilmastointiaukko pidetään avoinna öljyä täytettäessä.

Axel för över kraften från cylindern. Akseli vie sylinterin voimaa ylöspäin.

Kopplingen mellan cylinder och axel gör att cylindern vid behov kan bytas ut. Sylinterin ja akselin välillä oleva kytkentä mahdollistaa tarvittaessa sylinterin vaihdon.

Påfyllningsöppning för hydraulolja. Öljyn täyttöaukko.

Hydraulcylindern pressas ut av olja från oljebehållaren. Säiliössä oleva öljy mahdollistaa hydraulisylinterin työstön.

Säkerhetstryckventil finns ifall trycket i behållaren skulle stiga okontrollerat på grund av värme t.ex. från brand. Ylipaineventtiili on olemassa varmuuden vuoksi, jos lämpötila nousisi hallitsemattomasti esim. tulipalon takia.

Bild 6. Den tekniska konstruktionen i genomskärning. Kuva 6. Läpileikkaus teknisestä rakenteesta.

10

11

o o o Exempel 1 / Esimerkki 1 ( ∆T=60 C, T1 =-30 C, T2 =+30 C )

Teoretisk bakgrund Teoreettinen tausta

r h

V

∆T

m Υ1T1V1

Figur 7. Värmeutvidgningens princip. Kuva 7. Lämpölaajenemisen periaate. Υ15 = egenvikt/ominaispaino = 0,920 g/cm3 (288 K=15oC) ΥT = Υ15 - (T - 15) 0,000626

Oljans utvidgning / Öljyn laajeneminen:

m Υ2T2V2

V0

1 liter

10 liter

100 liter

1000 liter

∆Veff

0,39 dl

3,9 dl

3,9 liter

39 liter

o Exempel 2 / Esimerkki 2 ( Vo =10 liter [vid -30 C] )

T

-30oC

-15oC

V

10 liter

10,100023 l

+15oC

+30oC

10,306195 l

10,41247 l

0oC 10,202068 l

T = temperatur / lämpötila V = volym / tilavuus ∆T = temperaturförändring / lämpötilanmuutos ∆V = volymförändring / tilavuudenmuutos

∆T = T2 - T1

V1 = πr12h1 m = Υ1V1 = Υ1πr12h1 V2 = m/Υ2 ∆Volja = V2 -V1 = Υ1πr12h1/Υ2 -πr12h1 = πr12h1(Υ1/Υ2 -1)

V

Metallens utvidgning / Metallin laajeneminen: δmetall = 11,7 (10-6K-1) h2 = h1 (1+δ∆T) / r2 = r1 (1+δ∆T) V= πr2h ∆Vmetall = π (r22h2-r12h1)=πr12h1 ((1+δ∆T)3-1) ∆Veffektiv = ∆Volja - ∆Vmetall ∆Veffektiv = πr12h1(Υ1/Υ2 -1) - πr12h1 ((1+δ∆T)3-1)

∆Veffektiv = πr1 h1 ((Υ1/Υ2 -1) - ((1+δ∆T) -1)) 2

3

-30oC

-15oC

0oC

+15oC

+30oC

T

12

Dygnets högsta och lägsta temperatur under 2005 i Jyväskylä Päivin ylin ja alin lämpötila 2005 päivittäin Jyväskylässä Tmax

30

Tmin

25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 1.1

31.1

2.3

1.4

1.5

31.5

30.6

30.7

29.8

28.9

28.10

27.11

27.12

Temperaturer 2006 i Helsingfors/Kaisaniemi Lämpötilat 2006 Helsingissä/Kaisaniemi 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40

5

10 15 20 januari/tammikuu

25

30

30 25 20 15 10 5 0 -5

5

10 15 juni/kesäkuu

20

25

30

Figur 8. Temperaturstatistik. Av kurvorna framgår att dygnets temperaturvariation är störst under vår och sommar medan den är minst under vintern. Källa: Meterologiska Institutet. Kuva 8. Lämpötilan tilastoja. Käyristä ilmenee, että vuorokauden lämpötilamuutos on suurimmillaan keväällä ja kesällä, kun se on taas pienimmillään talvella. Lähde: Ilmatieteen Laitos.

Datum Päivämäärä 14.4.2003 14.4.2003 15.4.2003 15.4.2003 16.4.2003 17.4.2003 17.4.2003 18.4.2003 18.4.2003 19.4.2003 20.4.2003 20.4.2003 / kl.10.00 20.4.2003 / kl.13.15 20.4.2003 / kl.13.50 20.4.2003 / kl.14.00 20.4.2003 / kl.16.30 20.4.2003 / kl.18.40 20.4.2003 / kl.22.30 22.4.2003 24.4.2003 27.7.2003 1.5.2003 2.5.2003 3.5.2003 6.5.2003 7.5.2003 8.5.2003 12.5.2003

Temperatur Lämpötila 20oC 2oC 18oC 4oC 10oC 20oC 1oC 0oC 20oC 10oC 10oC 10oC 16oC 22oC 24oC 28oC 19oC 6oC 5oC 1oC 1oC 6oC 9oC 14oC 10oC 24oC 12oC 10oC

Läge Sijainti 8cm 2cm 14cm 6.5cm 10cm 14.5cm 3.5cm 2cm 14cm 2cm 2cm 2cm 5cm 8cm 9cm 17cm 15cm 5cm 8cm 3.5cm 2cm 5cm 9cm 15cm 4cm 15cm 10cm 7com

Tabell 1. Ovan syns resultaten av ett empriskt experiment med värmeutvidgning. Observera att cylindern under ett dygn rörde sig hela 15cm (röda rutan). Taulukko 1. Ylhäällä näkyy öljyn laajenemisen empiirisen kokeen tulokset. Huomaa, että sylinteriliike oli yhtenä vuorokautena jopa 15 cm (punainen ruutu).

13

Visare Osoitin Gradering Astejako

Termometer Lämpömittari

Luftfilter Ilmasuodin

Hydraulcylinder Hydraulisylinteri

Hydraulslang Hydrauliletku

Rostfri behållare Ruostumaton säiliö

Säkerhetsventil Ylipaineventtiili

Kopplingar Kytkennät Bild 9. Testkonstruktion. Med hjälp av en liten modell utfördes ett empiriskt experiment för att se att värmeutvidgningen fungerade enligt beräkningarna. Kuva 9. Testijärjestelmä. Pienoismallin avulla suoritettiin empiirinen koe, jotta nähtäisiin, että lämpölaajeneminen toimisi laskujen mukaisesti.

14

Bild 10. Fรถr att testa bladens rรถrelser gjordes en miniatyrmodell. Kuva 10. Lehtien liikkeen testaamiseen valmistettiin pienoismalli.

15

Bild 11. Miniatyrmodellen belystes för att studera skulpturens karaktär i mörker. Kuva 11. Pienoismallia valaistettiin hahmotakseen veitoksen luonnetta pimeydessä.

16