science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe golfslagbaden werken

Donderbaai, het golfslagbad van 7,6 miljoen liter bij Wet 'n Wild Emerald Pointe in Greensboro, NC.

De moderne beschaving is gevuld met kunstmatige herscheppingen van de natuur. Mensen versieren huizen met kunstmatige kerstbomen, draag kunsthaar, speel spelletjes op kunstgras en bouw dierentuinkooien met kunstmatige stenen. Wetenschappers hebben zelfs kunstmatige harten ontwikkeld!

Een van de vreemdste natuurrecreaties van de mensheid is de kunstmatige oceaankust, ook bekend als de golfslagbad . Deze populaire waterparkattracties zijn ontsmet, gereglementeerde herzieningen van het wild, organische surfs gemaakt door de natuur. In golfslagbaden, het water is gechloreerd, het strand is van beton en de golven komen als een uurwerk aan, eens in de paar minuten.

In dit artikel, we zullen een kijkje nemen achter de schermen van Thunder Bay, de hoofdattractie bij Wet 'n Wild Emerald Pointe in Greensboro, NC . Zoals we zullen zien, het vergt veel geavanceerde, krachtige uitrusting om de golven de hele dag aan het rollen te houden. Maar het basisidee is heel eenvoudig.

Inhoud
  1. Golven maken
  2. Door de mens gemaakte golven
  3. Alleen water toevoegen
  4. Een gigantisch superschoon toilet
  5. Laat het er maar uit
  6. Olie en water

Golven maken

De golfgenerator op Splash Island van Emerald Pointe gebruikt perslucht om zachte rimpelingen te produceren.

In de oceaan, de meeste golven ontstaan ​​door de wind. De ruisende lucht duwt enkele watermoleculen tegen elkaar, het produceren van een golf van water -- a verstoring in het oppervlak van de oceaan - op een bepaald punt. Deze moleculen duwen op de moleculen ernaast, die op de moleculen ernaast duwen enzovoort. Op deze manier, de verstoring wordt doorgegeven langs het oppervlak van de oceaan, terwijl de individuele watermoleculen in ongeveer hetzelfde gebied blijven.

Er zijn een aantal manieren om dit type golfactie te repliceren. Het enige wat je nodig hebt is een bak met water en een middel om een ​​periodieke storing te veroorzaken. Je zou een sterke luchtstoot langs het oppervlak kunnen gebruiken, een roterend schoepenrad (zoals gebruikt op stoomboten) of een oscillerende plunjer. In principe, je duwt op een gegeven moment op het water en dit energie reist naar buiten, door het omringende water. Dit is hetzelfde wat er gebeurt als je een steen in een vijver laat vallen.

Emerald Pointe heeft een golfslagbad van dit soort op Splash Island, een zwemgedeelte voor jongere kinderen. In dit zwembad, zachte rimpelingen verspreid van het diepere einde, net onder een vulkaanstructuur, en wassen op het kleine strand.

Laten we eens kijken naar de machines die dit mogelijk maken.

Door de mens gemaakte golven

De machine die het rimpeleffect creëert in het golfslagbad bij Emerald Pointe is heel eenvoudig. In een pompkamer onder het zwembad, een hoge snelheid fan blaast lucht in een breed metaal pijp , die leidt naar een uitlaatpoort aan de voet van de vulkaan. In het midden van deze pijp, er is een vlinderklep , een brede schijf met een draaibare metalen asstang. Wanneer de stang in één richting wordt gedraaid, de schijf rust horizontaal in de buis, de luchtstroom blokkeren. Wanneer de stang de andere kant op wordt gedraaid, de schijf beweegt naar een verticale positie zodat de lucht kan passeren.

EEN hydraulische zuiger zwenkt de stang met regelmatige tussenpozen heen en weer, waardoor korte uitbarstingen van perslucht naar de uitlaatpoort kunnen stromen. Deze luchtstoten blazen op het water aan de voet van de vulkaan, het genereren van de vloeiende rimpelingen.

Het maken van kleine golven is vrij eenvoudig met dit soort systemen, maar het is veel moeilijker om groot te vormen, surfbare golven. Je zou een absurd intense luchtstoot nodig hebben of een grote, ontzettend sterke zuiger. Dergelijke apparaten zouden waarschijnlijk inefficiënt zijn, omslachtig en gevaarlijk, dus ze zouden geen bijzonder goede waterparkattracties opleveren. In plaats daarvan, waterparken gebruiken waterpompende golfsystemen. In de volgende paar secties, we zullen zien hoe dit soort golfslagbad werkt.

Alleen water toevoegen

In het laatste gedeelte, we keken naar een extreem eenvoudig golfslagbad. Bij dit ontwerp is korte uitbarstingen van perslucht oefenen kracht uit op een relatief stabiele plas water. Hierdoor ontstaan ​​er kleine golven, die zich naar buiten uitstrekken langs het wateroppervlak.

Een groter golfslagbad werkt anders. In plaats van met lucht of een peddel op het water te duwen, de golfmachine dumpt een enorme hoeveelheid water in het diepe gedeelte van het zwembad. De golf van water reist helemaal naar het strand; de water niveau in het zwembad komt weer in evenwicht. Omdat water vrij zwaar is, het duwt heel hard om zijn eigen niveau te vinden. Als je er meer water in gooit, je vergroot de grootte en sterkte van de golf.

Er is veel krachtige apparatuur bij dit proces betrokken, maar het idee is vrij simpel. Het golfslagbad heeft vijf basisonderdelen:

  • EEN waterpompsysteem
  • EEN wateropvangreservoir
  • EEN reeks ontlastkleppen: op de bodem van het reservoir
  • Een reus, schuin zwembad
  • EEN retourkanaal , leidend van het strand naar het pompsysteem

Een gigantisch superschoon toilet

Robert Bochenski , de onderhoudsmanager bij Emerald Pointe, vergelijkt het golfslagbad van het type "Thunder Bay" met een gigantisch toilet. Het pompsysteem zuigt water uit het retourkanaal in het opvangreservoir op dezelfde manier als een toilet water uit de waterleiding in zijn tank zuigt. Als het waterpeil in het reservoir hoog genoeg is, het systeem opent de ontlastkleppen aan de onderkant van het reservoir. Dit is als het doorspoelen van een toilet:het dumpt al het verzamelde water in het zwembad, de golf creëren.

In dit systeem, het water is constant circulerend . Het beweegt van het diepe einde van het zwembad, naar het kanaal, rond naar het pompsysteem en terug naar het diepe gedeelte van het zwembad. Het retourkanaal is omheind, zodat zwemmers nooit worden blootgesteld aan het pompmechanisme.

Er zijn een aantal manieren om het golfgenererende systeem in deze opstelling te configureren. In de volgende sectie, we zullen kijken naar de specifieke machines die worden gebruikt in Emerald Pointe's Thunder Bay.

Hou het schoon

Op een drukke dag, duizenden en duizenden mensen zullen een duik nemen in het golfslagbad van Thunder Bay, en zelfs de schoonste onder hen laten een zekere hoeveelheid vuil en olie achter. Om het water hygiënisch te houden, Emerald Pointe houdt een filtersysteem 24 uur per dag draaiende.

Het golfslagbad van Thunder Bay maakt gebruik van zes enorme filters, net achter de golfgenerator. Een krachtige pomp zuigt water uit het kanaal, stuurt het door het filtersysteem en spuit schoon water er weer uit. Het verzamelde vuile water wordt bijna anderhalve kilometer verderop naar het stadsriool gepompt.

Lees verder

Laat het er maar uit

Een van de ontlastkleppen bij Thunder Bay.

Thunder Bay is 84 voet (26 m) breed aan het diepe, en het is meer dan 400 voet (122 m) lang. Algemeen, het zwembad bevat ongeveer 7,6 miljoen liter water, en de golf zelf is 90, 000 gallon (341, 000 liter). Om zo'n grote golf te maken en hem zijn weg te laten vinden over het hele zwembad, je hebt behoorlijk zwaar materieel nodig.

De golfgenerator gebruikt een pomp van 100 pk, een pomp van 200 pk en een pomp van 300 pk. Elke pomp heeft bovenaan een motor, die een lange aandrijfas laat draaien. De aandrijfas loopt door een pijp naar beneden, aan een propeller die 4 m onder water is geplaatst. Als de aandrijfas draait, het draait de propeller, die water door de pijp omhoog stuwt (op dezelfde manier als een draaiende ventilator lucht naar voren drijft).

Op het basisniveau van de pomp, de pijp bochten, loopt horizontaal voor 6 voet (1,8 m), buigt dan omhoog en stijgt nog eens 10 voet (3 m) voordat hij uiteindelijk uitkomt in het waterreservoir. In alles, de pompen verplaatsen het water 29 voet (9 m)! Met hun standaardsnelheid, de pompen drijven ongeveer 40 aan, 000 gallons (150, 000 L) water per minuut.

Het waterreservoir is opgedeeld in acht aangesloten kamers , elk met een eigen ontlastklep. De ontluchtingsventiel heeft drie belangrijke elementen:

  • De klepzitting - De opening die naar het zwembad leidt
  • De klepplaat - Een breed stuk metaal dat precies op de klepzitting past
  • Metalen stutten die draaien op een stationaire stalen balk die aan het ene uiteinde is bevestigd aan de reservoirwanden en aan het andere uiteinde aan de klepplaat
  • De zuiger met hydraulische cilinder , die is bevestigd aan een metalen balk die tussen de twee stutten loopt

Omdat de metalen stutten vrij kunnen draaien op de stationaire stalen balk, u kunt de klepplaat heen en weer zwaaien. Het bord is vrij zwaar, dus het zal natuurlijk over de klepzitting zwaaien. Hierdoor wordt het reservoir afgesloten, zodat er geen water kan ontsnappen. (EEN rubberen pakking rond de klepzitting voorkomt dat de klep te veel lekt.)

Wanneer onder druk staande olie naar de hydraulische cilinder wordt geleid, het beweegt de zuiger met veel kracht. Dit duwt naar buiten op de metalen stutten. De klepplaat strekt zich naar buiten uit, het loskoppelen van het waterreservoir. Het water valt direct onder het reservoir, in een gebogen doorgang die naar het zwembad leidt. Terwijl hij het zwembad in rent, het water loopt als een soort rif in de betonnen vloer omhoog. Dit focust het stromende water zodat het in een flinke, surfbare golf.

De waterpompen doen het meeste werk bij het opbouwen van een golf, maar het hydraulische systeem is het cruciale element dat het daadwerkelijk op gang brengt. In de volgende sectie, we zullen kijken naar het eenvoudige maar ingenieuze mechanisme dat dit systeem bestuurt.

Weg met de oude, In met de nieuwe

Een golfslagbad, net als elk zwembad, verliest constant water. Een deel ervan verdampt in de lucht, een deel ervan wordt eruit gefilterd en een flink deel wordt meegesleurd in zwemmersbadpakken (en op hun lichaam).

Om het waterpeil in Thunder Bay op peil te houden, Emerald Pointe moet constant nieuw water inpompen. Het park is aangesloten op de stadswaterlijn, maar het meeste water komt uit verschillende ondergrondse putten. De bronnen pompen water in het golfslagbad en in andere feederbassins in het park. Het aanleggen van de waterputten vergde een forse initiële investering, maar het betekende op de lange termijn veel lagere maandelijkse waterrekeningen.

Lees verder

Olie en water

De directionele regelklep die de vrijgavepoorten bij Thunder Bay bedient

In het laatste gedeelte, we zagen dat de kleppen van de golfgenerator worden geopend door hydraulische zuigers. Zoals bij de meeste hydraulische machines, deze zuigers worden aangedreven door een basis hydraulische pomp . De pomp zorgt ervoor dat er een gestage stroom olie onder druk in het systeem blijft stromen. Emerald Pointe gebruikt eigenlijk plantaardige olie , in plaats van gewone machineolie, omdat er een risico bestaat dat de olie in het golfslagbad lekt.

In de golfgenerator de oliestroom wordt geregeld door a directionele regelklep: . De klep is aangesloten op meerdere slangen, leiden naar:

  • De hydraulische pomp
  • EEN opvangtank die olie terugvoert naar de pomp
  • De cilinder zuigers

Als je een van de zuigercilinders zou opensnijden, je zou zoiets als dit zien:

Je kunt zien dat de zuigerstang die buiten de cilinder steekt eigenlijk een stuk wordt bewogen zuigerkop in de cilinder. Er is vloeistof aan beide zijden van deze zuigerkop, gevoed door twee verschillende slangen. Als de kracht groter is aan de blauwe kant, de zuiger zal naar links bewegen, en als het hoger is aan de oranje kant, de zuiger zal naar rechts bewegen. Om de richting van de kracht te veranderen, je stopt met het pompen van olie naar de ene kant en begint het naar de andere kant te pompen. Dit soort zuigercilinder wordt gewoonlijk een hydraulische ram .

De directionele regelklep leidt de stroom naar deze rammen. Het heeft een kleine spoel die heen en weer beweegt, sommige in- en uitlaatpoorten blokkeren en andere openen.

Als de spoel naar links staat, de hogedrukolie gaat naar de linkerkant van de cilinder, de zuiger naar buiten duwen. Als de spoel naar rechts staat, het duwt de zuiger weer naar binnen. Terwijl de hogedrukolie aan één kant duwt, de lagedrukolie aan de andere kant wordt terug in de olietank geduwd.

De spoel wordt heen en weer bewogen door een simpele solenoïde (een elektromagnetische schakelaar die wordt bestuurd door een elektrische stroom). De solenoïde wordt aangestuurd door een elektrische tijdopnemer . Elke twee minuten, de timer activeert de solenoïde zodat deze de zuigers een paar seconden naar buiten duwt en ze vervolgens weer naar binnen trekt. Dit opent alle ontlastkleppen, een golf creëren.

Een van de meest verbazingwekkende dingen van dit besturingssysteem, en de golfgenerator in het algemeen, is hoe duurzaam het is. De hele zomer lang, de bemanning van Emerald Pointe begint de golven bij het krieken van de dag en sluit het systeem pas af als het park 's avonds sluit. Dat is nog eens een zware werkweek!

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe achtbanen werken
  • Hoe waterglijbanen werken
  • Hoe toiletten werken
  • Hoe hydraulische machines werken
  • Hoe watertorens werken

Meer geweldige links

  • Wet 'n Wild Emerald Pointe
  • Murphy's Waves Ltd.
  • Amusement vrije tijd wereldwijd
  • ASR golfslagbaden

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Waar bevindt het DNA zich in een cel?
  2. Processen die ATP
  3. Trucs voor het onthouden van dieren Phylum
  4. De Krebs-cyclus en de Homeostasis
  5. Is het DNA tussen genen echt rommel?
  6. Op feiten gebaseerde tips om uw geheugen te verbeteren
  7. Hoe is de concentratie van een oplossing van invloed op osmose?
  8. Wat zijn de voordelen van biodiversiteit?
  9. Zooplankton Vs. fytoplankton

Wetenschap