Anonim

Hvordan bygge en miniatyr norsk whitewater river

Bra tenkt

Ben Coxworth

30. august 2012

19 bilder

Northwest Hydraulic Consultants rektor Darren Shepherd, ved hjelp av en liten kajakk for å vurdere egenskapene til en modell hvitevannspark (Foto: Gizmag)

Når en arkitekt designer en bygning, bygger de en skala modell for å sjekke hvordan deres design vil fungere som en faktisk fysisk struktur. Hva skjer imidlertid når ingeniører designer ting som må være kompatible med strømmene i elver ... ting som dammer, broer eller pumpestasjoner? Vel, det er der vannressurser engineering firmaer som Northwest Hydraulic Consultants (NHC) kommer inn i bildet. Deres arbeid inkluderer ofte bygging av eksakte miniatyrbilder av vannveier, komplett med rennende vann. Vi har nylig oppdaget NHC-sjef Darren Shepherd, som guidet oss gjennom produksjonsprosessen av en av hans mer spennende modeller - en tolvte skala norsk whitewater kajakkpark.

Shepherd er basert på firmaets hovedkontor i Edmonton, Canada. Han jobber med kunder fra hele verden, som ønsker å vite hvordan deres eget prosjekt vil fungere med elva (eller annen vannkilde) som det er planlagt for. De er nysgjerrige på faktorer som den optimale beliggenheten for deres installasjon, evnen til å stå opp for forskjellige strømningsforhold, og dens effekt på eksisterende strukturer, anlegg eller elven når de ligger i nærheten.

For ikke lenge siden ble NHC nærmet seg av en whitewater padlingsklubb basert på Kongsberg, Norge. River Numedalslaagen løper gjennom byen deres, og mens det sikkert inneholder rapids, er de ikke spesielt "spillbare". En stor hylle er faktisk helt farlig - nybegynnere kan bli fanget og druknet i den resirkulerende hydrauliske funksjonen skapt av den.

Ved hjelp av finansiering fra DNB, Norges største bank og finansiell leverandør, ønsket Kongsberg Padleklubb å finne ut hvordan elvboden kunne endres, for å gjøre det til en rekreasjons hvitevannsfunksjon - med det endelige målet å skape en konkurranse -level playwave under visse strømningsforhold.

Det er den typen ting som folk kan tro at datamaskiner kan nå brukes til, og mens digitale modeller faktisk er i bruk, hevder Shepherd at de ikke er gode nok alene. "Fordelen med den fysiske modellen er å kunne visualisere og kvalitativt observere playwave-funksjonene, " fortalte han oss. "Får du en fin krøll, knuses skuldrene i? Vanligvis er datamodeller en steady state-modell, mens med disse [type] funksjonene kan ting være ustabile og relativt dynamiske ... Hvis du skulle forsøke å komme til det detaljnivået med en datamodell, ville det være overdreven stor, og løpstidene vil være et antall dager. "

Shepherd startet prosjektet ved å reise til Kongsberg, der han bestemte seg for den aktuelle elven som skulle undersøkes, observere sine hydrauliske egenskaper, og deltok i mange møter med prosjektgruppen, reguleringsorganer og andre interessenter. Bruke noe som kalles en total robotstasjon - et kartleggingsapparat bestående av en stasjonær enhet som bruker en laser for å spore nøyaktig posisjonering av et prisme montert på enden av en håndholdt undersøkelsesstang - padlingsklubben og de lokale norske landmålerne kunne å skape en digital representasjon av undersjøisk topografi av elvemunningen. I områder der elven var for rask eller dyp til å vade, benyttet undersøkelsespersonalet en gummiflate holdt på plass ved elva av tau og remskiver sikret til begge elvbaner.

Bevæpnet med all denne informasjonen dro Darren tilbake til Edmonton, hvor han fortsatte å lage en datamaskin gjengivelse av hva den fysiske modellen ville se ut. Å vite hvor mye av elven som skal inkluderes i slike modeller, kan imidlertid være vanskelig. I dette spesielle tilfellet måtte ingeniører sørge for at det var nok strekk før kanten for å kunne simulere strømningsmønstrene og fordeling av strømmen over elven, mens de også måtte ta med nok elv etter skjæret for å sikre at vannet var i stand til å strømme av det ubegrenset ved slutten av løypen.

Skalaen til modellen var en annen vurdering. For store, og pumpesatsene som kreves for å simulere hele spekteret av elvutslipp, ville ganske enkelt være upraktiske. For lite, og den uskalelige molekylære sammensetningen av vannet ville bli en faktor. Tross alt, mens de geografiske egenskapene til en elv kan miniaturiseres, kan de fysiske egenskapene til vann (som viskositet og overflatespenning) ikke gjøres mindre. "I dette spesielle prosjektet er størrelsen på luften bobler i rapidsene måtte også regnes for - selv om modellen var en tolvte størrelsen på den faktiske delen av elven, kunne boblene i sine hvitvannseksjoner ikke gjøres en tolvte størrelsen på boblene i elva .

Når padlingklubbmedlemmene hadde godkjent gjengivelsen, begynte konstruksjonen på den fysiske modellen.

Som med de fleste av NHCs modeller, besto dette av først å bygge en kryssfinerramme, bestående av en rekke tverrsnittsmaler. Øvre kantene av disse malene matchet konturene til elvemunningen. Etter at leddene i kryssfinérmantelen var vanntett med silikon og skum, var modellbeholderen fylt med grus. På dette tidspunktet ble også trykkkraner tilsatt, noe som ville tillate ingeniører å måle vannnivåene nøyaktig på forskjellige punkter i modellen. Til slutt, fordi Numedalslaagen-elven har en hard grunnbunn, ble en betonghett lagt til for å representere den.

Vann ble deretter introdusert, og modellens kraftige pumper ble slått på for å aktivere vannets sirkulasjonssystem. Selv om strømningshastigheten til det vannet i det vesentlige bare var en nedskalert versjon av strømmen av den faktiske elva, finjusterte Shepherd og hans team det også ved å sammenligne bilder og video av funksjoner på elva med de samme funksjonene på deres modell . Som du ser nedenfor, endte de med en veldig nær kamp.

Når alt var i gang, satte ingeniører om å bytte ut delen av modellen som representerte hylsen (som var designet for å bli flyttbar) med stykker materiale som representerte endringer som kunne gjøres til fjellet i dette området. De bygget selv en en tolvte skala skum kajakk og kajakk, som de brukte til å måle hvor brukbare de resulterende hydrauliske egenskapene var.

Etter ca. tre ukers test leverte NHC en endelig rapport til Kongsberg Padleklubb. Kongsberg bystyrke vurderer for øyeblikket de anbefalinger som er skissert i den. Hvis planen er godkjent, vil et lokalt byggfirma bli ansatt for å midlertidig avlede elven, og endre den utsatte broen til Shepherds spesifikasjoner. Darren selv vil være på stedet under byggeprosessen, som fungerer som konsulent.

Den forseggjorte modellen, som tok litt under fire uker å bygge, har allerede blitt demontert. En modell for en annen klient er imidlertid allerede på vei med sine egne unike utfordringer og fordeler.

"Til slutt er det hyggelig å se at du har skapt noe som kommer til å være til nytte for et fellesskap, " sa Shepherd. "Og så mange av klientene mine sier: " Du kommer til å være et barn i jobben din, du spiller i sandkassen hele dagen. "

Grunnlaget for Nybrufossen Whitewater Park-modell - Legg merke til vannrørene til venstre (Foto: NHC)

Sammensetningene i modellens treramme er vanntett med silikon og skum (Foto: NHC)

Grus helles mellom modellens maler (Foto: NHC)

Elvens berggrunn er simulert ved hjelp av et betonghett (Foto: NHC)

Den ferdige Nybrufossen Whitewater Park-modellen, med utskiftbare hylleprofiler (Foto: Gizmag)

De øvre fallene ligger oppstrøms fra skråningen (Foto: Gizmag)

Utsikten nedstrøms, fra toppen av modellen (Foto: Gizmag)

Utsikten oppstrøms, fra bunnen av modellen (Foto: Gizmag)

Inntaket på slutten av modellen, der vannet tas opp for resirkulering tilbake til toppen (Foto: Gizmag)

Utsikt over øvre fosser og elvebredden (Foto: Gizmag)

Den øvre fossen (Foto: Gizmag)

Skumkajakken og kajakken, laget for å teste justeringer til hylsen (Foto: Gizmag)

Skumkayakeren, som kjører bølgen, skapt av skråningen (Foto: Gizmag)

Ved å bygge modellen måtte Shepherd og hans team tillate det faktum at luftboblene i det hvite vannet ikke kunne skaleres ned (Foto: Gizmag)

Shepherd, ved hjelp av kajakken for å teste spillbarheten til hylsen (Foto: Gizmag)

Northwest Hydraulic Consultants rektor Darren Shepherd, ved hjelp av en liten kajakk for å vurdere egenskapene til en modell hvitevannspark (Foto: Gizmag)

Northwest Hydraulic Consultants, leder Darren Shepherd (Foto: Gizmag)

Øvre fall og kant på selve River Numedalslaagen (til venstre), og miniatyrversjonene av dem innenfor modellen (Bilder: NHC)

Arkivet på selve River Numedalslaagen (til venstre), og miniatyrversjonen av den i modellen (Foto: NHC)

Anbefalt Redaksjonens