Jaký je nejlepší design pro pisoár bez stříkající vody? Fyzika má nyní odpověď

Vědci z University of Waterloo identifikovali optimální design pro pisoár bez stříkání: dlouhé, štíhlé tělo z porcelánu s křivkami připomínajícími lasturu nautila, přezdívané „Nauti-loo“. To je dobrá zpráva pro muže, kteří jsou unaveni močí, která se jim rozlévá na kalhoty a boty – a pro chudé duše, které musí pravidelně uklízet každou skvrnu. Bonus: Je to velmi esteticky příjemný design, který dodává páteři veřejné koupelny nádech třídy.

„Nápad vznikl přesně tam, kde si myslíte, že vznikl,“ Zhao Pan z Waterloo Řekněte New Scientist. „Myslím, že většina z nás byla ve svých příspěvcích trochu nepozorná a podívali jsme se dolů, abychom zjistili, že nosíme flekaté kalhoty. Nikdo nemá rád všude čůrání, tak proč si neudělat pisoár, kde je šplouchání vysoce nepravděpodobné?“ Jeho postgraduální student Kavishan Thriyaraja , Prezentujte výsledky Z tohoto výzkumu během Americké fyzikální společnosti (APS) minulý týden Setkání o dynamice tekutin v Indianapolis.

Není to poprvé, co se vědci pokusili tento problém řešit. Pan je bývalý postgraduální student Tada Truscotta, strojního inženýra, který založil tzv.Splash Lab„Na státní univerzitě v Utahu. V roce 2013 poskytla Splash Lab (tehdy na Univerzitě Brighama Younga) několik užitečných rad, jak by se muži měli vyhýbat tomu, aby si na khaki kalhoty nedostali sprej s močí, když se vyprazdňují na toaletách.“ Nejlepší je sedět na záchodě, protože moč na své cestě do mísy má menší vzdálenost.“ Dříve napsané na Gizmodo. „Pokud zvolíte klasickou techniku ​​ve stoje, vědci doporučují stát co nejblíže k pisoáru a snažit se nasměrovat proud pod úhlem dolů k zadní části pisoáru.“

Pro ty, kteří postrádají optimální anti-splash metodu, nabízí další postgraduální student Truscott, Randy Heard Perfektní design Pro vkládání pisoáru bez stříkání 2015 Setkání APS Fluid Dynamics. Existují tři základní typy záznamů. Jeden používá absorpční hadřík, aby se minimalizovalo potřísnění; jiný používá voštinovou strukturu – vyvýšenou vrstvu (drženou malými tyčemi) s perforacemi – takže kapky moči procházejí, ale nevytéká žádný sprej; Třetí typ obsahuje skupinu sloupců. Absorpční tkaniny však nemohou dostatečně rychle absorbovat tekutinu a rychle se nasytí, zatímco struktury sestávající z úlů a matricových sloupců nebrání postupnému vytváření močových kaluží.

Design interiéru Hurda a Truscotta byl inspirován typem superabsorpčních řas (Syntrichia caninervis) prospívá ve velmi suchém podnebí, a proto velmi dobře sbírá a uchovává co nejvíce vody. A zjistili, že materiál vyrobený člověkem se nazývá „Fanta Blacksimulovali absorpční vlastnosti řas. Zkopírovali strukturu tohoto materiálu pro vložení do pisoáru a zjistili, že úspěšně zastavil únik kapiček moči – účinně působí jako „černá díra moči“.

Ani dámy nebyly vyloučeny z této vědecké soutěže v chcaní. Ženy také zažívají únik moči, zejména když potřebují močit do šálku za účelem lékařského testování. V roce 2018 provedla Splash Lab sérii experimentů zahrnujících model anatomicky správné ženské močové trubice. (Použili měkký polymer k modelování stydkých pysků) Inspirováno výsledky (patentovaný) design „orchideje“, A Nástavec ve tvaru trychtýře Pro kalíšky na moč, které snižují rozlití. Výzkum by mohl vést k zařízením, která ženám umožní močit vestoje, což by bylo přínosem pro ženy v armádě nebo akademiky pracující v této oblasti.

Podle Pana je klíčem k optimálnímu designu pisoáru bez stříkání úhel, pod kterým proud moči dopadá na porcelánový povrch; Získejte dostatečně malý úhel a nedojde k žádnému rozstřikování. Místo toho získáte plynulý tok po povrchu, který zabraňuje odtékání kapek. (A ano, existuje kritický práh, při kterém se proud moči plynule posouvá z stříkání do splachování, protože fázové přechody jsou všude – dokonce i na našich veřejných toaletách.) A ukázalo se, že psi již určili optimální úhel při zvednutí. jejich nohy močit, a když pánev a kol. Navrhli to na počítači a určili optimální úhel pro člověka na 30 stupňů.

Pan a jeho tým také provedli řadu experimentů s obarvenými kapalinami rozstřikovanými tryskami různých rychlostí do řady syntetických pisoárů (viz horní obrázek) vyrobených z husté pěny potažené epoxidem – včetně standardního komerčního tvaru a pisoáru podobného jeden, který použil Marcel Duchamp ve své slavné (a kontroverzní) umělecké instalaci z roku 1917“La Fontaine. Všechny produkovaly různé stupně stříkání, které vědci setřeli papírovými ručníky. Vlhké ručníky zvážili a porovnali s množstvím spreje, když papírové ručníky zaschly, aby odhadli množství spreje. Čím těžší jsou mokré ručníky, tím větší splashback.

Dalším krokem bylo objevit design, který by poskytoval optimální úhel proudění moči pro muže v širokém rozsahu výšek. Místo obvyklé mělké schránky v podobě obdélníku přistály na zakřivené konstrukci lastury nautila. Zopakovali simulované experimenty s proudem moči s prototypy, a voila! Nezaznamenali ani jednu vystříknutou kapku. Pro srovnání, jiné konstrukce pisoárů produkovaly až 50krát více vody než sprinkler. Jeden kruhový design s otvorem ve tvaru trojúhelníku fungoval lépe než Nauti-loo ve zkouškách, ale Pan a kol. Ztlumte to, protože to nebude fungovat v širokém rozsahu nadmořských výšek.