Новости

Oct 25, 2023

Имеют ли значение вентиляционные отверстия в баннерах? Чтобы выяснить это, мы использовали аэродинамическую трубу

Преподаватель гражданского строительства, Университет Квинсленда

Преподаватель гражданского строительства, Университет Квинсленда

Профессор робототехники Квинслендского технологического университета

Мэтью Мейсон получает финансирование от Австралийского исследовательского совета и Центра совместных исследований лесных пожаров и стихийных бедствий.

Джонатан Робертс — младший исследователь Австралийского центра роботизированного зрения и сооснователь конкурса летающих роботов UAV Challenge.

Технологический университет Квинсленда и Университет Квинсленда предоставляют финансирование в качестве членов The Conversation AU.

Посмотреть всех партнеров

В следующий раз, когда вы увидите баннер, вывешенный на улице или на мосту, или поднятый в рамках уличного марша, протеста или демонстрации, присмотритесь к нему повнимательнее. Вы можете увидеть, что в баннере вырезаны отверстия или прорези.

Но зачем кому-то проделывать дыры в совершенно хорошем баннере?

Это так называемые «вентиляционные отверстия», и люди почему-то уродуют свои баннеры этими отверстиями, полагая, что их наличие существенно снизит ветровую нагрузку на баннер.

Но действительно ли баннер с отверстиями или прорезями легче держится на ветру, чем эквивалентный баннер без отверстий?

Неизвестно, когда люди начали прорезать дыры в своих баннерах. Об этой практике написано очень мало, и большая часть знаний, по-видимому, приходит из уст в уста или была передана из других областей, связанных с ветром.

Что очевидно на веб-сайтах мировых производителей вывесок и баннеров, так это то, что они разочарованы необходимостью проделывать дыры в своих с любовью созданных творениях.

Некоторые производители баннеров просто отказываются и говорят своим клиентам, что если им нужны дырки, они могут вырезать их сами.

Очевидная важность вентиляционных отверстий для баннеров побудила некоторые местные органы власти по всему миру сделать их обязательными для баннеров, установленных в определенных местах. Никаких вентиляционных отверстий и баннеров!

Постановления городского совета Брисбена в Квинсленде, Австралия, гласят, что для установки баннеров на знаменитом мосту Стори в них «должны быть предусмотрены вентиляционные отверстия» и что «ветровые отверстия (вентиляционные отверстия) должны располагаться на расстоянии интервалы примерно 3 метра».

Небольшой городок Спрингвилл, штат Юта, США, в своих правилах утверждает, что не менее 20% площади баннера должно быть заполнено отверстиями. Он предполагает «отверстия в форме полумесяца шириной 4–6 дюймов, обращенные вниз по всему баннеру».

Чтобы понять, что делают вентиляционные отверстия для наших баннеров, нам нужно посетить работу специалистов по аэродинамике.

В 1956 году Б. Дж. де Брей, эксперт по аэродинамике Королевского авиастроительного предприятия Великобритании, провел серию испытаний в аэродинамической трубе, чтобы показать, как плоские пластины с отверстиями ведут себя в движущемся воздушном потоке. Его интересовало, как можно использовать пластины для тормозов самолетов при приземлении.

Его эксперименты показали, что перфорация (отверстия) делает воздушный поток более стабильным, но происходит «лишь сравнительно небольшое снижение коэффициента сопротивления». Он показывает график, фиксирующий зависимость между площадью отверстий и изменением коэффициента сопротивления плоской пластины. График показывает, что создание 20% отверстий на площади баннера уменьшит сопротивление примерно на 5% при скорости ветра 150 км/ч.

Когда мы рассматриваем другое открытие де Брея – что отверстия действительно делают воздушный поток более стабильным – мы можем рассмотреть типичный пример этого в действии в круглых парашютах.

Вздутые конструкции, заполняющиеся воздухом с наветренной стороны, например круглые парашюты, становятся неустойчивыми, если в конструкции нет отверстий. Воздух имеет тенденцию выливаться почти беспорядочно с края конструкции. Из-за этого конструкция колеблется на ветру, казалось бы, случайным образом.

Это было обнаружено на заре развития парашютов. В конце 1700-х годов несколько разработчиков парашютов погибли из-за несчастных случаев, связанных с их нестабильными и колеблющимися парашютами.

В 1804 году француз Жозеф Леланд изобрел апикальное вентиляционное отверстие — отверстие в верхней части парашюта. Казалось, это решило проблему устойчивости, но не уменьшило сопротивление, что идеально подходит для прыжков с парашютом там, где вам нужно сопротивление.