Сферические диаспоры в вакууме

Сферические диаспоры в вакууме

Ну вот мы и добрались или лучше сказать докатились до народного творчества.  Для верификации модели было принято решение:

1) изготовить партию стандартных (искусственных) и «экологически» безопасных семян;

2) сконструировать вышку для записи скорости ветра и процедуры броска;

3) выполнить броски «модельных» семян в ветреную погоду (как оказалось позже бросать надо «…и в штиль и в бриз и в ураган, пока не будешь сыт и пьян…»).

Итак:

  • В декабре 2019 г. была изготовлена специальная анемометрическая вышка  с планшетом для установки видеозаписывающего оборудования. Рус-лан, МО-ЛО-ДЕЦ!

Рис. 1. Анемометрическая вышка для сброса бумажных диаспор в руках рукастого автора Р. В. Малышева (Аи-я-яй, товарищ! Надо быть серьезнее).

 

Рис.2. Модуль записи данных скорости ветра.

 

Скорость ветра будем считать после видеозаписи показаний мультимера [миливольты]:

Скорость ветра [м/с] = Показания мультимера [миливольты] *0.05

 

  • На основе результатов бросков, которые провели студенты магистры СыктГУ (ОГРОМНОЕ им спасибо!) было установлено, что модельные семена можно изготовить из бумаги плотностью 250 г/кв. м. Были определены контуры медианного семечка.

Рис. 3. Напечатанные и вырезанные бумажные семена борщевика Сосновского (творческая инсталляция «коня в ваккуме»).

  • Мы напечатали и вырезали партию «семян».
  • Затем выполнили броски этих «моделек» по одной штуке с высоты около 4 м. Бумажные семена кучно падали в радиусе 20-30 см.  После мы рассчитали их скорость падения: медиана 1.72 м/с, минимум 1.63 м/с, максимум 1.97 м/с.

 

  • 12 январе 2020 г. были проведены тестовые индивидуальные запуски «бумажных солдат». Пробная серия бросков была выполнена в районе Орбита, где ветер дует даже тогда, когда в других частях города штиль (61.686968, 50.824028). В результате была собрана серия данных о дистанции разлета семян при скоростях ветра около 5 м/с. Мы специально дожидались таких скоростей ветра и только после этого проводили запуск «диаспоры». Гениальная мысль, которая пришла как к нам как всегда попозже, заключалась в том, что необходимо было выполнять броски при всех возможных ветрах — и слабых и средних, ну и тем более при сильных. Заседание «Центрального Комитета по Изучению Феномена Неопределенности Ветра» постановило: срочно доработать конструкцию вышки для запуска семян так, чтобы обеспечить одновременный баллистический сброс семян партиями (около 5-10 штук).  Это позволит ускорить работу  (зима все таки) и оценить разброс одинаковых семян при одной и той же скорости ветра. Итак с помощью пустой чайной банки, уголка, скотча, старого карниза, пластиковой трубы, хомутиков и верёвочек в конструкцию вышки был добавлен съёмный контейнер для сброса семян с крышкой на веревочке, а также «блютуф» кнопка для дистанционного запуска/остановки записи видео о скорости ветра.

Рис. 4. Дополнительные конструктивные изменения анемометрической вышки Р. В. Малышева (1 — анемометр, 2 — флюгер, 3 — контейнер для запуска бумажных «семян», 4 — крышка на резинке + верёвочка для полуавтоматического открывания контейнера). Эту симпатичную штуковину вполне можно прозвать концепт-продуктом.

 

Рис. 5. Установка вышки в натурных условиях (12 января 2020 г.).

 

Рис. 6. Запуск бумажных «семян» по одной штуке (12 января 2020 г.). Отметим, что в результате этих запусков ни одно живое семечко борщевика Сосновского не пострадало.

 

Рис. 7. Установка смартфона для записи показаний скорости ветра.

 

Рис. 8. Наблюдаем слабый ветер около 1 м/с, но все равно выполняем броски семян. Семена были расфасованы в пакетики по 10 шт. чтобы было быстрее заряжать чайную банку.

 

Рис. 9.  Измерение дистанции разлета группы семян. Сбрасываем партию по 10 штук «семян», а затем учитываем дистанцию разлета каждой модельной диаспоры.

 

Ну и наконец видео имитации массового катапультирования диаспор борщевика Сосновского (26 января 2020 г. 61.670143, 50.847344):

 

  • 11 февраля 2020 г. «Мы ехали — ехали и наконец приехали». Наступил ветреный февраль. Мы выбрались из кабинетов и обнаружили ровное бесснежное пространство — стройка на пересечении ул. Колхозная и ул. Пермская (61.633153, 50.827121). В этом самом месте и было решено принимать воздушные процедуры. На обед предлагалась средняя скорость ветра около 3-5 м/с с порывами до 7-8 м/с. В результате нам удалось выполнить шесть бросков. В каждом «баночном» катапультировании участвовало по 10 шт. бумажных диаспор.  В конце пятого броска, уже после приземления диаспор, случился такой сильный порыв, что наши бумажные записи в формате А4 о результатах 1-4 рванули в сторону автодороги. Видимо они вообразили, что тоже должны летать.  Но «всяк сверчок знай свой шесток» и бумажное восстание было подавлено, а записи от 11 февраля 2020 г. возвращены владельцам. Тем не менее Природа справедливо сходила «лошадью» и мы обнаружили что потеряли телефонный видеофайл пятого броска. В результате в расчетах мы использовали бумажные записи. Паритет сил был восстановлен!

Рис. 10. Стартовый стол космодрома «Северный». Высокотехнологичное сооружение многоразовых пусков подготовлено, одноногая ферама-опора закреплена гвоздями,  съемная заправочная емкость установлена в крепежных элементах, диаспоры для перезарядки греются в кармане, оператор дрожит от нетерпения холода. Как говориться «Поехали…» (11 февраля 2020 г.).

 

  • 12 февраля 2020 г.  Сегодня мы снова бросали красные диаспоры на углу улиц Колхозная и Пермская (61.633153, 50.827121). В результате удалось оседлать ветер чуть более 5 м/с, но затем стемнело и поиск бумажек был затруднен. Результаты бросков от 12 февраля 2020 г. прилагаются.

 

  • 17 февраля 2020 г.  Сегодня ветреный день! А вот настроение наше напротив — серьезное, мы нацелены на результат. В прогнозе обещали порывы до 20 м/с (это конечно на высоте вышки  метеостанции — 10 м). И таки да, ветер действительно был. На следующий день мы точно узнали (хорошо известно — самые точные сведения о текущей погоде можно узнать завтра), что порывы ветра утром и после обеда 17 февраля достигали 12-15 м/с. Ветер был с острыми снежинками, но это ничуть не мешало в работе. На своей высоте 2.7 метра  мы зафиксировали порывы ветра до 9 м/с,  что хорошо согласуется с порывам 12-15 м\с на высоте 10 м которые зафиксировали на метеостанциях с индексом 23804 и UUYY в г. Сыктывкаре. Пересчет ветра с высоты 10 метров на другую высоту можно выполнить с помощью нехитрых формул (автор статьи Сергей Корнелюк). В нашем случае   эмпирический показатель шероховатости подстилающей поверхности (k) оказался вполне работоспособным в диапазоне от 0.2 до 0.4. Это неплохо согласуется с данными, которые мы получали ранее, когда специально изучали этот коэффициент в местах с зарослями борщевика Сосновского.

 

Технология бросков была отработана в предыдущих попытках. Работают двое. На ровной площадке с запасом радиуса до 20 метров устанавили полутелескопическую вышку. Закрепили «пятку» вышки двумя гвоздиками, а четыре гвоздя вбили по сторонам света, чтобы растянуть крепежные веревочки. Устанавили верхнюю часть вышки с пусковой банкой, анемометром и румбометром. Подключили и проверили измерительное устройство — мультимер. К основанию вышки привязали рулетку чтобы определять дистанцию разлета диаспор. Рулетка не менее 30 метров длиной. А на меньшие дистанции мы и не согласны! Зарядили банку «семенами». Банка у нас съемная и перезарядка больших хлопот не доставляла. Устанавили банку на место старта. Вот тут аккуратно! Важно спусковой шнур не дернуть, не зацепиться за него раньше времени. А теперь о расстановке сил на поле битвы. Номер «первый» следит за показаниями мультимера и контролирует видеосъемку с помощью телефона показателей мультимера. В начале видеозаписи произносится сакраментальная фраза «Попытка номер….». Когда набегает нужный бриз номер «второй» дергает за веревочку и кричит «Старт». Если ветер более 7 м/с, то кричать надо погромче. После старта, номер «второй» смотрит куда же полетела стайка красных «дьяволят».  Когда они приземлились он кричит «Стоп». На этом видеозапись «попытки номер икс» завершается. Полет бумажек, как правило, занимает 2-3 секунды. Как и на заре эры воздухоплавания. После крика «Стоп» запись заканчивают. Затем номер «первый» хватает рулетку и бежит измерять дистанции разлета, а номер второй берет лист бумаги (на планшете) и записывает показания разлётов. После определения дистанции бумажное семечко собирается в карман (перчатку, сапог, коробку) и утилизируется. Вот так завершается бросок и можно начинать новый.  После этой уличной аэробики мы спокойно дешифруем записи о скорости ветра и сопоставляем их с дистанциями разлета диаспор.

 

Броски диаспоры на углу улиц Колхозная и Пермская (61.633153, 50.827121) осуществили утром, около 9-10 часов (Результаты бросков от 17 февраля 2020 г. УТРО) и после обеда, когда количество снежных зарядов увеличилось (Результаты бросков от 17 февраля 2020 г. ПОСЛЕ ОБЕДА).

 

А вот и первые результаты наших бросков. Всего за период с 26 января по 17 февраля с одной высоты с помощью банки-катапульты выполнен 41 бросок. В каждом броске участвовало от 10 до 20 штук бумажных диаспор. После полета мы нашли не все бумажки. В результате первичной обработки результатов построили зависимость дистанции разлета от скорости ветра:

Рис. 11. Зависимость средней дистанции разлета семян (м/с) от средней скорости ветра. Каждая точка — средняя дистанция одного броска, в котором участвовало от 10 до 20 модельных семян (26 янв. — 17 фев. 2020 г.).

 

  • 19 февраля 2020 г. Дополнительные сведения  к разлету семян б. С. Если в безветренную (или слабый ветер до 0.5 м/с) погоду стукнуть по стеблю б.С., то семена все равно разлетятся на дистанцию до 1.5 метров от растения. Зимой после ветреной погоды в зарослях борщевика на снегу хорошо заметны свежеразбросанные, единичные  диаспоры.

 

.

Рис. 12. В зарослях борщевика Сосновского, оттепель (РБК, 19 февраля 2020 г.).

 

Рис. 13. Единичные семена на снегу после ветреного дня (17 февраля 2020 г.) в зарослях борщевика Сосновского (РБК, 19 февраля 2020 г.). Стоит добавить, что если семена разлетались, то их сразу присыпало снегом.

Яндекс.Метрика