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Cómo emular 40 pies (12 m) de agua?

Soy parte de un submarino equipo de robótica, y el próximo año el reto que nos obliga a competir a una profundidad de 40 pies. No tenemos ningún piscinas cercanas a prueba, así que quiero emular este 40ft de la presión de alguna manera. Me enteré de que los 40ft es acerca de 17psi.

¿Alguien tiene alguna sugerencia?

Mi primer pensamiento sería un tanque cilíndrico con agua, y poner un peso encima de la del agua (cómo mucho de peso, no estoy seguro) para "comprimir" el agua 17psi.

Ideas?

Edit: Gracias por el contador de preguntas!

  1. @steveverrill, El robot será de alrededor de 18x18x18"pero incluso ser capaz de probar las piezas (tal vez 4x6x6") sería genial.

  2. @CaptainCodeman, Viajar a un cuerpo de agua puede ser el más fácil, como usted sugiere. Somos un equipo universitario, por lo que viajar es una posibilidad. Aunque cercanos opciones son limitadas (voy a investigar nuestras opciones, aunque).

  3. @CuriousOne, para responder A las relacionadas con el diseño de los robots: se han encontrado productos para sellado de motores y otros aparatos electrónicos con los que ocupan el espacio de aire, con cierto éxito, y sin duda será buscando en él más lejos. Como se señaló no preguntó, pero ES un gran problema que estamos enfrentando pronto.

  4. @steveverrill, gracias por las precauciones de presión de seguridad. Nos aseguraremos de investigación y tomar precations.

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Matt Dawdy Puntos 5479

Creo que John Rennie es un poco engañoso. En realidad no necesita de 12 toneladas de peso. Usted puede conseguir el mismo 18 psi de 40 pies de manguera de jardín cuelga verticalmente. Adjuntar a la tapa de una olla a presión, y usted tendrá un "pool" que es el 40 pies de profundidad. La piscina no necesita tener el mismo diámetro en toda.

Los dos retos son (1) acople de la manguera de jardín para que no se escape - puede requerir la perforación de un agujero en la tapa y el montaje de un conector adecuado y (2) el escalado. Usted no puede simplemente reemplazar la olla a presión por un tambor de aceite, que iba a estallar. Usted puede cavar en el tambor de aceite para apoyar a los lados, pero usted todavía necesita el peso hacia abajo la parte superior. Que nos lleva de vuelta a los 12 toneladas.

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JRT Puntos 97

Es fácil trabajar de lo que peso que usted necesita, ya que el peso de 40 pies de agua. La presión a una profundidad de 40 pies es simplemente debido al peso de los 40 pies de agua por encima.

Vamos a trabajar en unidades del SI, así de 40 pies es de 12,2 metros. Supongamos que la parte superior de su tanque tiene una superficie de un metro cuadrado, entonces la cantidad de agua por encima de ella sería 12.2 metros cúbicos y esto pesa 12.2 toneladas. Eso es un montón de peso!

La presión es sólo el 12,2 toneladas por metro cuadrado, que es alrededor de 1,2 atmósferas o cerca de 18 psi. Yo estaría inclinado a usar un tanque sellado y el uso de un compresor para presurizar la cámara de aire.

Una nota a pie de página:

Varios comentarios han advertido sobre los peligros de la presurización de un tanque de 18 psi. Yo no sé nada acerca de cómo trabajar con presurizada equpment, nunca haber tenido que hacerlo, así que usted no debe tomar mi respuesta como una licencia para iniciar presionando a los viejos tambores de aceite o lo que sea cosas que haya por ahí. Proceda con extrema precaución y no demandarme si usted volar usted mismo!

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B.Pascal Puntos 119

Encontrar un rígido de 40 pies largo de manguera de agua, adjuntar a su tanque vertical y rellenar con agua.

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CuriousOne Puntos 8519

Rellenar las cavidades de tu vehículo con una ecológico líquido de glicerina. Esto tomará el cuidado de una posible fuga de agua, al menos en la medida de lo necesario para sobrevivir durante un corto periodo de tiempo en una baja de la presión ambiente. Antes de hacerlo, usted tiene que pedir a los organizadores del evento si que es una estrategia de diseño (lo "big oil" puede hacer es no necesariamente dentro de su repertorio de trucos de ingeniería). Si no se puede me gustaría pensar en otras maneras de aislar todos los potencialmente sensibles circuitos eléctricos de agua, que no debería ser un problema con excepción de los motores. Para aquellos a los que usted tendrá que encontrar el estanco de soluciones de vivienda, aunque hay RC barco/sumergible en soluciones por ahí que va a hacer el truco para ti sin tener que reinventar la rueda. En general yo no aconsejaría usted para tratar cualquier gran escala presurizado tanque de solución, sin profesional de ingeniería de hardware son simplemente peligroso.

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steveverrill Puntos 1325

Como varias personas han defendido el uso de recipientes a presión, voy a añadir mi propia visión sobre este tema.

Recipiente de presión de seguridad

El aire comprimido en un no certificados del buque puede ser extremadamente peligroso. Usted necesita una presión de alrededor de 1,2 atm calibre para simular 40 pies de agua. Eso es alrededor de 2.2 atm absoluta. No voy a realizar una integración de aquí, pero el aire a estas presiones se comprime a la mitad de su volumen original y contiene alrededor de 120J de energía por litro, lo suficiente como para acelerar un 100g proyectil de 50m/s (180 km/h,110mph.) El agua en la otra mano apenas se comprime cuando se presuriza a estas presiones, y por lo tanto, difícilmente se expande a todos cuando se despresuriza, por lo que la liberación de energía en caso de una ruptura será seguro.

Es práctica habitual antes de la puesta en marcha de un recipiente a presión para llenar completamente con agua, a continuación, presionar, con el fin de poner a prueba su integridad (un "hydrotest"). En muy raras ocasiones en las que esto es absolutamente práctico, una muy minuciosa inspección de las soldaduras (radiografía, tintes penetrantes, ultrasonido, permeabilidad magnética) y las articulaciones se pueden hacer antes de la prueba con el aire. Neverthless, los profesionales prefieren poner a prueba los vasos con agua para evitar el riesgo de una presión de explosión. En mi opinión, los aficionados deben tomar las mismas precauciones.

Para que nadie piense que esto no es un gran problema, esto es lo que sucede cuando una pequeña botella de cerveza explota. https://www.youtube.com/watch?v=JqXh86ks_As

Tenga en cuenta que los ingenieros hacen, a veces, hacer las cosas mal. He aquí un ejemplo en donde fue práctico realizar una hydrotest. Ellos pensaban que había un factor de seguridad de 2.5 en la presión, pero había un punto débil que se pasa por alto. https://en.wikipedia.org/wiki/BOAC_Flight_781 . Tenga en cuenta que en la investigación del accidente que hizo realizar hydrotests en una aeronave de fuselaje, hasta la destrucción. Para realizar las mismas pruebas con aire habría sido muy peligroso.


Los recipientes a presión

Si su robot (o sus componentes) son bastante pequeñas, se puede utilizar una olla a presión. Es muy probable que usted puede conseguir 17-18psi de la red de agua en su área. Si no puede utilizar una central de calefacción de la bomba para aumentar. Si está seguro de que la olla a presión nominal de la presión requerida puede omitir el párrafo siguiente.

La olla a presión probable que sólo tiene una conexión de la válvula, que no está centrado. Esto hará que sea difícil para que usted pueda expulsar el aire una vez que está sellado. Sumerja la olla a presión en un baño, poner el robot en el interior y coloque la tapa. Esto asegurará que ninguna de aire atrapado. Presurizar con agua de la red o de una bomba. Después de su uso, no utilice la olla a presión de nuevo como una olla a presión a menos que esté seguro de que no ha superado su presión nominal.

Si te las arreglas para adquirir una embarcación más grande, es aún más importante asegurarse de que todo el aire es expulsado. Tratar de organizar el punto de llenado para estar en la parte superior. Si usted tiene una manguera de diámetro más pequeño que el punto de llenado, el aire puede pasar a su alrededor hasta que el vaso está lleno y el agua comienza a derramar. De nuevo la red de agua a presión o una bomba pequeña que será necesario.

Las paredes laterales (digamos de 2 mm de espesor) de un tambor de aceite (digamos 400 mm de diámetro) iba a experimentar un estrés de 17psi x 400mm (/(2x2mm)) = 17000psi y en teoría debería contener (pero NO estoy diciendo que estarían en código). La parte superior e inferior, sin embargo, se vuelven muy abombada. Yo recomendaría algo más gruesa, como Sch40 de la tubería, con un poco decente extremos.

Usted puede monitorear su presión con un neumático manómetro de presión, de control o con un 40 pies de alto del tubo de desbordamiento (si el edificio es lo suficientemente alto como esto es más fácil porque usted puede dejar que el flujo de agua y no se preocupe acerca de la superación de la presión.)

EDITAR

SkipBerne la sugerencia de una piscina de fibra de vidrio filtro parece una idea excelente, mucho mayor que el de una olla a presión. http://www.pentairpool.com/pdfs/FNSPlusOM.pdf Parece ser que este modelo tendrá 50psi. El texto de la nota en el manual "AIRE que entra en el FILTRO ES PELIGROSO" (las mayúsculas de ellos.)


Otras opciones

Puede simular un diferencial de presión de 1 atm (14,7 psi) con la colocación de una válvula a tu robot y dibujo en el aire. Eso es casi 17psi. Dada la posibilidad de que la bomba de vacío se tiene que manejar el agua si algo sale mal, yo no recomendaría el uso de su laboratorio de física de la mejor bomba de vacío. Ir al laboratorio de química y obtener un hoteles de eyector tipo de bomba de vacío. Estos utilice un chorro de agua y el efecto venturi para producir un vacío para la eliminación de aire de dessicators. Si se puede teñir el agua que rodea a su robot, usted será capaz de detectar cualquier incumplimiento por ver el color de la manguera a la bomba de vacío.

Usted puede encontrar, finalmente, que la opción más barata es encontrar un razonablemente profundo lago (posiblemente un embalse con una presa, que tienden a ser más profundos) y probarlo real. No le gusta que colgar su robot fuera de una cuerda en la presa, pero muchos de los embalses se utilizan para la navegación de modo que usted puede alquilar un barco y hacer en el centro en alguna parte. Obviamente no ofender a las autoridades pertinentes. El fracaso para recuperar su robot, además de ser un contratiempo para usted, sería no autorizado de eliminación de residuos. Tenga cuidado con las sustancias tóxicas, tales como baterías.

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