Айдахо-Фолс, штат Айдахо. В этом году сезон ураганов официально завершился, и он считается одним из самых смертоносных и дорогостоящих в истории. Для тех, кто занимается восстановлением, можно ли чему-то научиться у этих ураганов, чтобы уменьшить разрушения от будущих штормов? Как построить дом или любую другую постройку, способную выдержать проливной дождь и ураганный ветер?
Исследователи из Национальной инженерно-экологической лаборатории штата Айдахо, заинтересованные в ответах на эти вопросы, пытаются реконструировать ураган. В то время как большинство прибрежных жителей собрались и направились на возвышенность, когда в прошлом сезоне угрожали ураганы, группа инженеров и ученых столкнулась с несколькими штормами, надеясь собрать точные данные о структуре ветра. Их погоня за ураганами была частью проекта HomeSaver Партнерства INEEL по уменьшению опасности стихийных бедствий (PNDR).
Цель HomeSaver - воссоздать ураганы и обрушить их на здания. Проецирование искусственных ураганов на обычное полноразмерное жилье покажет недостатки современных методов строительства. Это также позволит строителям экспериментировать с лучшими конструкциями и материалами. «Чтобы спроектировать аэродинамическую трубу, которая, как вы можете утверждать, воспроизводит ураганные ветры, вам нужно знать, на что похожи ураганные ветры», - сказал Джеффри Лейси, инженер-строитель INEEL, ставший разработчиком ураганов.
Лейси и два других инженера INEEL, Томас Ларсон и Уильям Ричинс, вместе с учеными из Университета Клемсона в Южной Каролине и Техасского технологического университета протащили 5000-фунтовые трейлеры по юго-востоку Соединенных Штатов через несколько ураганов от Бонни до Жорж в прошлом сезоне. Трейлеры содержали сказал Лейси. «У вас есть водовороты внутри водоворотов внутри водоворотов. У вас есть турбулентность от очень крупных завихрений - сам ураган - до очень мелких завихрений размером с кулак и меньше. Нас интересует масштаб, влияющий на дома и другие постройки"
Кроме того, по словам Лейси, «Национальный центр ураганов снял оборудование для измерения ветра, чтобы оно не было повреждено штормом».
Собранные группы данных будут использованы для изготовления ураганных ветров размером с дом на национальном испытательном полигоне HomeSaver, запланированном на 2003 год. Недавно исследователи INEEL закончили строительство Scale Windstorm Center, масштаба 1/14. (размером, а не мощностью) модель ветрогенератора. Более 30 футов в длину, 17 футов в ширину и шесть футов в высоту, он состоит из трехслойного ряда вентиляторов и различных вертикальных планок.
«Если вы включите ряды вентиляторов с разной скоростью, вы получите смешивание слоев ветра с разной скоростью», - сказала Лейси. «Это создает профиль скорости ветра, который мы ищем, и вызывает некоторую турбулентность.«Вращение вертикальных планок увеличивает боковую турбулентность, - сказал он. - В конце концов, искусственные ураганы будут направлены на дома и другие конструкции, построенные на полноразмерном объекте HomeSaver в пустыне Айдахо».
Лейси присоединилась к команде Университета Клемсона, возглавляемой профессором инженерии Тимом Рейнхолдом, в Мексиканском заливе во время урагана Джорджес. Координируя свои действия с командой Texas Tech, они дистанцировались примерно на 40 миль друг от друга. «Ураган похож на слив из ванны», - сказала Лейси. «Он образует впадину посередине - глаз - и прямо на краю впадины все происходит быстрее всего, как в ванне, так и во время урагана».
Башня складывается для транспортировки и рассчитана на сильный ветер, когда она полностью выдвинута. «Это что-то вроде операции с ремнем и подтяжками», - сказала Лейси. «Все это спроектировано так, чтобы не опрокидываться на скорости 200 миль в час без каких-либо анкеров, а затем мы добавляем анкеры для дополнительной защиты."
На башне, на высоте 15 футов и 30 футов, Лейси сказала. «Ветер, дующий с самой стороны, их совсем не раскрутит. Ветер, дующий на полную мощность, раскручивает их на полную мощность. Все остальное раскручивает их лишь на долю секунды».
Винты установлены под углом 90 градусов друг к другу во всех трех измерениях и измеряют скорость ветра 15 раз в секунду. Чтобы определить, где был фактический ветер, Лейси сопоставит данные от разных пропеллеров. «Вся идея состоит в том, чтобы получить полное трехмерное изображение - сверху, снизу и сбоку», - сказал он. Другие устройства измеряют атмосферное давление и влажность, хотя и не так часто.
Важно иметь точную информацию о ветре, чтобы иметь возможность строить хорошие конструкции, устойчивые к ураганам. Другие методы измерения скорости ветра могут привести к неправильным измерениям пиковых порывов. Например, некоторые метеорологи обеспокоены информацией, полученной от «анемометров с горячей пленкой», устройств для измерения ветра, пользующихся популярностью за их быструю реакцию. Поскольку термопленочные анемометры определяют скорость ветра по тому, сколько энергии требуется для поддержания определенной температуры провода, они могут регистрировать ложно высокие скорости, если, например, в них попала большая мокрая капля дождя.
Неправильное измерение скорости ветра может привести к ложному чувству уверенности в устойчивости конструкции. «Шторм, подобный «Жоржу», который, возможно, имел максимальную скорость ветра на берегу 85-95 миль в час, регистрируется с порывами до 170 миль в час», - сказала Лейси. «И кто-то говорит: «Эй, моя крыша хороша до 170 миль в час, потому что у меня есть дом в трех милях от этого анемометра, так что он, должно быть, видел 170 миль в час». Неважно, что деревья все еще там."
В следующем сезоне ураганов команда INEEL будет нести исключительную ответственность за одну башню для сбора данных и, как ожидается, поразит еще много штормов.
Национальная инженерно-экологическая лаборатория Айдахо находится в ведении Министерства энергетики США компанией Lockheed Martin Idaho Technologies.
Примечание для редакторов: более подробную информацию о проекте HomeSaver, который включает в себя визуализацию полноразмерного объекта художником, можно найти по адресу