Jaki jest najlepszy projekt pisuaru odpornego na rozpryskiwanie? Fizyka ma teraz odpowiedź

Naukowcy z University of Waterloo zidentyfikowali optymalny projekt pisuaru bez rozprysków: długi, smukły korpus z porcelany o krzywiznach przypominających muszlę łodzika, nazwany „Nauti-loo”. To dobra wiadomość dla mężczyzn, których mocz zalewa spodnie i buty – oraz dla biedaków, którzy muszą regularnie czyścić każdą plamę. Bonus: To bardzo estetyczny projekt, który nadaje kręgosłupowi publicznej łazienki odrobinę klasy.

„Pomysł narodził się dokładnie tam, gdzie myślisz”, Zhao Pan z Waterloo Powiedz New Scientist. „Myślę, że większość z nas była trochę nieuważna w swoich postach i spojrzała w dół, by zobaczyć, że nosimy spodnie w cętki. Nikt nie lubi sikać wszędzie, więc dlaczego nie zrobić po prostu pisuaru, w którym rozpryskiwanie jest bardzo mało prawdopodobne?” Jego absolwent Kavishan Thriyaraja , Przedstaw wyniki Z badań przeprowadzonych przez Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS) w zeszłym tygodniu Spotkanie dotyczące dynamiki płynów w Indianapolis.

To nie pierwszy raz, kiedy naukowcy próbują rozwiązać ten problem. Pan jest byłym absolwentem Tada Truscotta, inżyniera mechanika, który założył tzw.Splash Lab„Na Uniwersytecie Stanowym Utah. W 2013 r. Splash Lab (wówczas na Uniwersytecie Brighama Younga) udzieliło kilku pomocnych rad, jak mężczyźni powinni unikać spryskiwania moczem spodni khaki podczas wypróżniania się w toalecie”. Siedzenie na toalecie jest najlepsze, ponieważ mocz ma mniejszą odległość do pokonania w drodze do miski”. Wcześniej napisane w Gizmodo. „Jeśli wybierzesz klasyczną technikę stojącą, naukowcy radzą stać jak najbliżej pisuaru i próbować skierować strumień pod kątem w dół w kierunku tylnej części pisuaru”.

Dla tych, którym brakuje optymalnej metody zapobiegającej rozpryskiwaniu, oferuje inny absolwent Truscott, Randy Heard Doskonały projekt Do bezbryzgowego wkładania do pisuaru 2015 Spotkanie dotyczące dynamiki płynów APS. Istnieją trzy podstawowe typy wpisów. Jeden używa chłonnej szmatki, aby ograniczyć rozpryskiwanie do minimum; inny wykorzystuje strukturę plastra miodu — podniesioną warstwę (utrzymywaną przez małe tyczki) z perforacjami — dzięki czemu krople moczu przechodzą, ale nie wydostaje się spray; Trzeci typ zawiera grupę kolumn. Tkaniny chłonne nie mogą jednak wystarczająco szybko wchłaniać cieczy i szybko się nasycają, a struktury składające się z uli i kolumn matrycowych nie zapobiegają stopniowemu tworzeniu się kałuż moczu.

Projekt wnętrza Hurd and Truscott został zainspirowany rodzajem superchłonnych alg (Syntrichia caninervis) rozwija się w bardzo suchym klimacie i dlatego bardzo dobrze zbiera i magazynuje jak najwięcej wody. I odkryli, że materiał wykonany przez człowieka nazywa się „Czarna Fantasymulując właściwości absorpcyjne alg. Skopiowali strukturę tego materiału do umieszczenia w pisuarze i odkryli, że skutecznie powstrzymuje on wydostawanie się kropelek moczu – skutecznie działając jako „czarna dziura moczu”.

Panie też nie zostały wykluczone z tego naukowego konkursu na sikanie. Kobiety również doświadczają wycieku moczu, zwłaszcza gdy muszą oddać mocz do kubka w celu przeprowadzenia badań medycznych. W 2018 roku firma Splash Lab przeprowadziła serię eksperymentów z modelem anatomicznie poprawnej cewki moczowej kobiety. (Użyli miękkiego polimeru do modelowania warg sromowych) Zainspirowany wynikami (opatentowany) projekt „Orchidei”, A Nasadka w kształcie lejka Do kubków na mocz, które ograniczają rozlewanie. Badania mogą doprowadzić do powstania urządzeń, które pozwolą kobietom oddawać mocz na stojąco, co byłoby dobrodziejstwem dla kobiet w wojsku lub naukowców pracujących w tej dziedzinie.

Według Pana kluczem do optymalnego zaprojektowania pisuaru bez rozprysków jest kąt, pod jakim strumień moczu uderza w porcelanową powierzchnię; Uzyskaj wystarczająco mały kąt, a nie będzie rozpryskiwania. Zamiast tego uzyskujesz płynny przepływ po powierzchni, co zapobiega odlatywaniu kropel. (I tak, istnieje krytyczny próg, przy którym strumień moczu przechodzi płynnie z rozpryskiwania do płynnego spłukiwania, ponieważ przemiany fazowe są wszędzie — nawet w naszych publicznych toaletach). Okazuje się, że psy już określiły optymalny kąt podczas podnoszenia ich nogi do oddawania moczu i kiedy się myją i in. Zaprojektowali to na komputerze i ustalili optymalny kąt dla człowieka na poziomie 30 stopni.

Pan i jego zespół przeprowadzili również serię eksperymentów z barwionymi płynami rozpylanymi strumieniami o różnej prędkości w szeregu syntetycznych projektów pisuarów (patrz zdjęcie u góry) wykonanych z gęstej pianki pokrytej żywicą epoksydową – w tym standardowego komercyjnego kształtu i pisuaru podobnego do jeden użyty przez Marcela Duchampa w jego słynnej (i kontrowersyjnej) instalacji artystycznej z 1917 r.La Fontaine’a. Wszystkie powodowały rozpryskiwanie w różnym stopniu, które naukowcy wycierali papierowymi ręcznikami. Zważyli mokre ręczniki i porównali je z ilością rozpylonej cieczy, gdy ręczniki papierowe schły, aby oszacować ilość rozpylonej cieczy. Im cięższe mokre ręczniki, tym większe Splashback.

Następnym krokiem było odkrycie projektu, który zapewniłby optymalny kąt przepływu moczu dla mężczyzn w szerokim zakresie wzrostu. Zamiast zwykłego płytkiego pudełka w kształcie prostokąta, wylądowały na zakrzywionej strukturze muszli łodzika. Powtórzyli eksperymenty z symulowanym strumieniem moczu z prototypami, zrobione! Nie zauważyli ani jednej rozpryskanej kropli. Dla porównania, inne projekty pisuarów wytwarzały do ​​50 razy więcej wody niż zraszacze. Był jeden okrągły projekt z trójkątnym otworem, który działał lepiej niż Nauti-loo w próbach, ale Pan i in. Zmniejsz go, ponieważ nie będzie działać w szerokim zakresie wysokości.