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非公路液压系统应对龙卷风

经过设计世界员工|2007年7月16日

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特约编辑凯瑟琳·托米洛(Kathryn Tomiello)著

设计世界特殊的在线请求
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你将如何设计一个系统,在1秒内将1.5加仑的油从冲击中移出?

提交你的答案ktomiello@designworldonline.com。我们将在即将到来的设计世界杂志上印刷最有趣的答案。谢谢你的参与!如果您想保持匿名,请在电子邮件中注明您的面部。

至少有1,200个龙卷风在典型的季节发展。他们杀死并伤害了数百,而每年造成超过一亿美元的损失。在持续努力了解龙虾动态的龙卷鱼动力学,专家进行激烈的研究,它们的方法继续发展。除了标准实验室预测工具,如数值云建模和理论分析,数据在现场收集并分析。帮助收集现场数据是史蒂夫绿色。通过从龙卷风内提供质量的天气数据,绿色希望帮助天气预报员监控恶劣天气系统的运动,并为公众提供他们的到来和强度的先进警告。

Tornado.gif

绿色追逐龙卷风与他的特殊龙卷风攻击车(TA-1),最初是300,000美元的Baja奖杯卡车。经过重大投资的支持后,它被机械地和空气动力学地重新设计,以抵御F-4龙卷风(风湍流为约260英里)的类别,同时记录附近移动实验室的相关气象数据进行瞬时分析。一位前股票汽车赛车,绿色代表了一种新的恶劣天气领域研究技师,其目的在于,它的目的是抓住一个龙卷风,在它中间的公园,并通过实验室技术人员进行数据分析的现象。

但是将卡车进入将进入龙卷风内部的车辆并非没有挑战。绿色将他的项目带到了Parker Hannifin。该公司的使命:开发一种液压系统,以保持“捕获”龙卷风的风从车辆下方举起并使它像多萝西的房子一样在盎司的巫师。解决方案:液压机能够在不到一秒钟内将TA-1平到地面落到地面。

兽性
TA-1定位了一队移动实验室。内置的安全功能包括重型滚笼,防弹Lexan挡风玻璃,全轮驱动,和战略重量/平衡包。它还配备了实时天气雷达系统、8单元视频录制包、GPS卫星下行导航系统、带有NexRad笔记本连接的数字/模拟电话和实时闪电显示。该设备从龙卷风内部收集重要的科学/气象数据,跟踪它的运动,并从不同的高度监测它的组成。

为了防止汽车在强风中被吹到空中,工程师们用一个上翻的钢边缘来修整它的下侧面,计算出可以将速度转化为向下的推力。但防止TA-1飞向对流层的最好方法是从一开始就防止风从下面吹来。这就是派克汉尼汾独特的液压系统发挥作用的地方。

高级系统工程师Gregg DiGiacomo Parker Hannifin说:“一开始,Steve并不熟悉液压技术的动力学,也不了解它解决车辆问题的潜力。他给了我们一个载荷和运动的估计,以及他需要系统如何运行。”根据这些操作参数,DiGiacomo绘制了电路、详细的气缸和歧管,为Parker的制造部门绘制了几乎完整的图纸。他指出:“这是让这样的东西工作的唯一方法。”“一些悬挂装载数字必须重新校准;但鉴于时间紧迫,我们还是尽可能地把它设置好了。”

“这不是简单地增加空气冲击或建造低骑手的问题,”持续的DigiaComo。“这是一个非常特殊的应用,需要一个同样特殊的设计。”DigiaComo的原型看起来像它会起作用。但真正的测试是在现场。

DigiaComo帮助安装了液压系统。“你没有简单地把原型机器一起扔在一起,让它为别人来说留给技巧,”他说。“你必须拥有一个人向后和向前了解液压的人。这是一个这样的项目可以工作的唯一方法。这样的系统是一项工作的过程。“

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团队成员随便称为“野兽”,龙卷风攻击车(TA-1)最初是为300,000美元的Baja奖杯卡车。经过重大投资的支持后,重新设计以抵御F-4龙卷风(风湍流为约260英里/小时),同时记录附近移动实验室的相关气象数据。

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帕克设计的液压系统会在一瞬间将TA-1平降至地面,以防止它被上升气流卷进龙卷风的漏斗云。(照片由Mike Hammer提供)

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液压系统可提供18,500磅的力,以从少于一秒钟的冲击中除去1.5加仑的油。(照片由Mike Hammer提供)

随着项目的进行,DigiaComo和他的员工在绿色的制造商店建筑物和组装和测试组件中花了很多时间,而团队的制造专家则做实际的切割和焊接。

“我们不得不修改”DigiaComo“,并在我们看到额外的性能要求时订购特殊部件。”一旦系统安装后,DigiaComo的工作就没有结束。事实上,随着新的风暴季开始,他仍然继续使用绿色。“我设计了液压机制,知道它是如何工作的,”他说,“那么更好地改进它?”

的污垢
设计液压系统的第一因素是将龙卷风的气流保持在车辆下方并通过涡旋Kinesis的动态将其升高到其漏斗云中。“随着液压系统,车辆仍然必须像卡车一样开车,”DigiaComo“,”Do受到控制的下降,然后以短顺序恢复高达3,400 psi。要做到这一点,你必须移动一个巨大的油库。快速。“

Parker-Powered液压系统可提供18,500磅的力,以从不到一秒钟的冲击中移除1.5加仑的油。这本身就是工程壮举。但液压系统也必须锁定并降低TA-1到地面,但自由地在高速下妨碍障碍物。另外,液压系统的部件将在引擎盖下体验高温;因此整个系统也必须非常耐用。

TA-1使用冗余的直流电源包来提供大量的液压积累。升高/降低控制阀将高压油输送到前后执行器,以改变车辆高度。在失速压力下,执行机构能够将悬挂完全收回到地面。在驾乘控制管汇上安装了额外的阀门,使执行机构能够在车辆行驶过程中在液压自由流动条件下操作。简而言之,TA-1可以在不到一秒的时间内撞到地上,并迅速回到原来的位置。

看看是什么让龙卷风蜱
在通过龙卷风季节的待机警报上,绿色的舰队巡逻了臭名昭着的龙卷风巷,包括密西西比州低地,俄亥俄州/密苏里河山谷和东南部。作为卫星和舰队动员的先进双倍多普勒雷达系统检测风暴累积,舰队部署并朝向发展严重的天气细胞。

在重新设计的TA-1中,格林和他的团队准备追踪一个新季节潜在的爆炸性风暴——其中任何一个都可能爆发成一场全面的气象灾难。通过TA-1, Green可以记录龙卷风动态的内部现象,监测龙卷风的运动,检查内外风暴单体的变化。

这种能力在漏斗云中的各种高度下转化为可跟踪的科学数据,以确定龙卷风蜱的准确。由世界一流的气象学家,空气动力学专家和专业的运动队领导的特殊舰队,支持绿色的努力。现在可以实施战略密切关注/监测形成,以记录风暴条件和活动,同时记录温度,风速和大气条件的时刻特征变化。

绿色可以进行科学基础的项目计算,以提供气象学家,以便在发布严重天气咨询方面需要保证量子准确性的实时反馈类型。此信息将大大提高对龙卷风动态的理解,并提供更快,更可靠的预警。

派克汉尼汾公司
www.parker.com.


实地研究人员跟踪风暴
tornado_2.jpg

去年的风暴季节催生了杀手的扭曲者,在全国各地的中西部和南部做了破坏。最难受到的田纳西州西北田纳西州,龙卷风杀死了至少27人并摧毁了数千家的家园和企业。在Ashland City,TN,一座持有社区龙卷风警告系统的塔被旨在警告的力量彻底摧毁。

通过复杂的仪器武装,实地研究人员是通过在持续致命和破坏性的风暴上进行持续努力,以收集科学/气象数据至关重要地改善龙卷风建模和预测的持续努力的最前沿。他们是关于如何跟踪,理解和预测不可预测的:龙卷风形成和强度的明显随机性之后。

这些研究项目的目的是帮助预报员更好地了解、预测和让公众做好应对恶劣天气条件的准备。通过更早发布可靠的风暴预警,美国国家气象局(National Weather Service)及其附属机构可以挽救更多生命。在实地收集的数据的数量和质量具有至关重要的意义。


提交:高速公路•建筑那流体动力那液压设备+组件
标记:帕克

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