Kallutatud tuuletunneli projekteerimine: õhuvoolu disain 30°–45° nurga all
Kuidas kallutatud tuuletunnel töötab: voolu jagunemine, töötsooni pikkus, suunelabad mittestandardsete nurkade all, ohutussüsteemid ja mis kujundab kulusid.
Kolmkümmend aastat tähendas siseruumides lendamine üht: vertikaalset õhusammast, mis hoiab keha raskusjõu vastu. Sa võisid kaunilt langeda, kuid sa ei saanud kuhugi liikuda.
Kallutatud tuuletunnel muudab seda. Kallutage õhuvoolu ja seesama aerodünaamiline trikk, mis toetab keha vabalangemises, tekitab ka edasiliuglemise — mis ongi wingsuit'i (tiibülikonna) kogu mõte. See on tööstusharu noorim haru, kogu maailmas on vaid käputäis selliseid rajatisi ning enamik insenertehnilisi küsimusi on endiselt täiesti lahtised.
Käesolev artikkel räägibki nendest küsimustest.
1. Füüsika: üks vektor, kaks ülesannet
Vertikaalses tunnelis tasakaalustab õhutakistus kaalu ja lendaja horisontaalne kiirus on null. Kallutage õhuvoolu teatud nurga alla ja see jaguneb kaheks komponendiks, mis teevad erinevat tööd:
- vertikaalne komponent kannab endiselt lendaja raskust, täpselt nagu varem;
- horisontaalne komponent tagab edasilennu suhtelise tuule, nii et wingsuit'i piloot saab lihtsalt langemise asemel hoida liuglemist.
Vajalik kalle ei ole suvaline — see tuleneb wingsuit'i liuglemisvõimest. Ülikond, mille liuglemise suhe on ligikaudu 2:1 kuni 3:1, vajab selle suhtega kooskõlas olevat õhuvoolu kallet, et lendaja saaks olla stabiilses ja loomulikus kehaasendis. See tähendab, et kallutatud tunnel ei ole lihtsalt "kallakul asuv vertikaalne tunnel": nurk on disainiparameeter, mis on seotud distsipliiniga, mida see teenindab, ning reguleeritava nurgaga lahendused on olemas just seetõttu, et erinevad ülikonnad ja oskustasemed nõuavad erinevaid tingimusi.
Võrdluseks: maailma esimene kallutatud rajatis — Inclined Labsi Indoor Wingsuit Stockholm Brommas — kasutab lennukambrit, mis on 16,5 jalga lai ja 33 jalga pikk, kus lendajad töötavad tavaliselt kiirusel 90–130 km/h ning kus nii kiirus kui ka kalle on reguleeritavad. Esimene siseruumides toimunud wingsuit'i lend toimus seal 2016. aasta aprillis täissuuruses prototüüp-kambris ning rajatis avati klientidele 2017. aasta septembris.
2. Miks see on keerulisem kui vertikaalne tuuletunnel
Töötsoon peab olema pikk. Liuglemine vajab ruumi piki lennutrajektoori, mitte ainult lendaja kohal. See üksainus nõue määrab hoone kuju: lennukamber muutub kompaktse samba asemel pikaks kallutatud ruumalaks ja iga meeter sellest peab säilitama õhuvoolu kvaliteedi.
Seina piirkihid kasvavad piki seda pikkust. Pikas testsektsioonis väheneb efektiivne vooluala piirkihtide paksenedes ja vaba vool kiireneb, kui kanal on prismaatiline. Ühtlase kiiruse saavutamine sissepääsust väljapääsuni tähendab tavaliselt sektsiooni teadlikku kujundamist piki töötsooni.
Suunelabad töötavad nurkade all, mille jaoks neid pole kunagi tabuleeritud. Vertikaalsete tunnelite kontuurid on ehitatud hästi mõistetavatest 90° nurkadest koos kaskaadsete suunelabadega, mille kadutegurid on teada. Kallutage kontuuri ja nurgad muutuvad, õhuvool jõuab kaskaadi teisiti ning laba kõõl, vahekaugus ja kumerus tuleb kopeerimise asemel uuesti lahendada. Kui teete vea, maksate topelt: rõhukaos, mis tähendab igavest ventilaatori võimsuskulu, ja voolu ebaühtluses, mida lendaja tunneb otseselt.
Ohutussüsteemid eksisteerivad enam kui ühel tasapinnal. Vertikaalses tunnelis on turvavõrk all ja lendaja ebaõnnestumise stsenaarium on kontrollitud maandumine. Kallutatud lennukambris liigub tõstejõu kaotanud lendaja nii piki kallet kui ka allapoole — seega tuleb püüdesüsteemid, turvavõrgud ja juurdepääs lahendada töötsooni mõlemas otsas ja kogu selle pikkuses.
Sisenemine ja väljumine on disainiprobleem, mitte lihtsalt uks. Wingsuit'i varustuses piloodi viimine liikuvasse kallutatud õhuvoolu ja sealt uuesti välja, ilma et tunnelit iga lendaja jaoks peatataks, määrab kogu rajatise ärilise läbilaskevõime.
3. Otsused, mis kujundavad projekti
- Fikseeritud või reguleeritav kalle. Reguleeritav geomeetria laiendab sihtturgu — erinevad ülikonnad, algajate ja ekspertide tingimused, muud distsipliinid peale wingsuit'i — ning lisab mehaanilist keerukust, tihendamisega seotud väljakutseid ja kulusid.
- Lennukambri ristlõige. Määrab maksimaalse tiivaulatuse lennul, üheaegsete lendajate arvu ja mõjutab otseselt ventilaatori võimsust.
- Kiirusvahemik ja stabiilsus. Kontrollitud vahemik on olulisem kui tippkiirus: coaching toimub madalamatel kiirustel ja astmelised muutused peavad olema sujuvad.
- Kontuuri arhitektuur. Suletud ringlus energia ja temperatuuri reguleerimiseks koos kõigi ülaltoodud suunelabade küsimustega; avatud ringlus on lihtsam ja selliste töötundide juures harva ökonoomne.
- Jahutus. Ventilaatori energia muutub õhus soojuseks. Strateegiad on samad mis mujal — passiivne ventilatsioon, kus kliima seda võimaldab, aktiivne soojusvahetus, kus mitte — ja kompromissid on toodud
.
- Mõõteinstrumentatsioon coaching'u jaoks. Kaamerate katvus, telemeetria ja videoülevaated ei ole siin lisad: nii noores distsipliinis moodustab juhendamistoode suure osa tulust.
4. Mida see hoonega teeb
Kallutatud tunnel on asukoha suhtes kolmest arhitektuurist kõige nõudlikum, kuna see vajab nii pikkust kui ka kõrgust — vertikaalse tunneli struktuurne sügavus on kombineeritud horisontaalse tunneli jalajäljega. Sellest tuleneb kaks tagajärge.
Esiteks, asukoha valik eelneb projekteerimisele . Lae kõrgus, sille, vundamendi kandevõime ja saadaolev elektrivõimsus piiravad saavutatavat lennukambrit juba enne aerodünaamiliste tööde algust.
Teiseks, olemasolevad tööstushooned on reaalne valik . Stockholmi rajatis asub Bromma hoones, mis ehitati algselt sõjalennunduse uuringuteks 1930.–1940. aastatel — see on meeldetuletus, et suured vanad saalid, millel on helde kõrgus ja rasked põrandad, on täpselt see ressurss, mida see tööstusharu saab taaskasutada. Järelpaigalduse (retrofit) teel on omad kompromissid, mida käsitleme
[Article not found: modernizing-old-wind-tunnels-retrofit-vs-new-build].
5. Kus kulud tegelikult peituvad
Laias laastus on kulutegurid samad, mis suure vertikaalse tuuletunneli puhul — ajami võimsus, õhukanalid, konstruktsioon, ohutussüsteemid —, millele lisandub kaks kallutatud lahendusele spetsiifilist tegurit: pikem töötsoon (rohkem kanaleid, rohkem konstruktsiooni, suurem ala, mida tuleb hoida ühtlasena) ning suunelabade ja geomeetria inseneritöö, mida ei saa üle võtta olemasolevast tootesarjast.
Mida see äriliselt tähendab: kallutatud tunnelid premeerivad erilahenduste inseneritööd ja karistavad kataloogimõtlemist. Ei ole olemas standardmudelit, mida saaks suurendada või vähendada, sest standardit veel pole. See on risk ostjale, kes soovib esimesel päeval fikseeritud hinda, ja eelis sellele, kes soovib rajatist, mis eristub kõigist teistest turul olevatest atraktsioonidest.
Selle kohta, kuidas kallutatud rajatis suhestub teiste arhitektuuridega, vaadake meie
[Article not found: horizontal-vertical-inclined-wind-tunnels-comparison].
6. Mida me küsime enne hinnapakkumise tegemist
Kontseptsiooni määravad viis sisendit: saadaolev hoone maht, sihtrühma profiil (algajad, sportlikud wingsuit'i piloodid, professionaalne või sõjaväeline väljaõpe), kas kalle peab olema reguleeritav, üheaegsete lendajate arv ja sihipärane läbilaskevõime päevas. Kõik muu — võimsus, lennukambri mõõtmed, suunelabade disain, jahutusstrateegia — tuleneb nendest.
Me projekteerime, toodame, paigaldame ja võtame kasutusele kohandatud tuuletunnelisüsteeme, sealhulgas kallutatud konfiguratsioone, kandes ainuvastutust alates kontseptsioonist kuni üleandmiseni. Saatke meile oma hoone ja lendajate profiil ning me naaseme kontseptuaalse paigutuse ja võimsushinnanguga. Seotud lugemine: meie artiklid
[Article not found: inclined-wind-tunnel-building-requirements]ja
[Article not found: indoor-wingsuit-facility-economics].
Allikad ja märkused
- Võrdlusrajatise andmed — lennukamber 16,5 jalga lai × 33 jalga pikk, tüüpilised lennukiirused 90–130 km/h, reguleeritav kiirus ja kalle, esimene siseruumides toimunud wingsuit'i lend aprillis 2016, avamine klientidele septembris 2017, Bromma hoone, mis ehitati algselt sõjalennunduse teadus- ja arendustegevuseks 1930.–1940. aastatel: Indoor Wingsuit Flying Stockholm, Indoor Skydiving Source, Indoor Wingsuit Flying Just Became a Reality, Inclined Labs.
- Wingsuit'i liuglemise suhted ligikaudu 2:1 kuni 3:1 on kaasaegsete ülikondade puhul sageli viidatud jõudlusvahemik ning varieeruvad suuresti sõltuvalt ülikonnast, piloodist ja tehnikast; käsitlege seda indikatiivsena, mitte disainispetsifikatsioonina.
- Insenertehniline arutelu (töötsooni pikkus, piirkihi kasv, suunelabade ümberkujundamine mittestandardsete nurkade all, mitmetasandilised ohutussüsteemid) põhineb TunnelTech'i inseneripraktikal.
- Varasemates sisemistes mustandites viidati horisontaalsele komponendile 100–160 km/h ja töötsooni pikkustele 8–15 m. Avaldatud võrdlusrajatis töötab kiirusel 90–130 km/h 10 m kambris; kasutage kontrollitud andmeid.