Cartoon vs Real Life Bores?---(Spitze vs Flache Art)

Gibt es einen physikalischen oder technischen (was ich annehme) Grund, warum wir diese große flache Bohrung anstelle der spitzen verwenden?

Eine minimale Schnittfläche ist am besten in Hartgestein; also schlägt scheibe kegel.

Wenn Sie sich erinnern, wird die flache Seite der echten Tunnelbohrmaschinen - mit enormer Kraft - gegen die Felswand gedrückt, während sie sich dreht. Die Schneidräder und -zähne erzeugen einen enormen, lokalisierten Druck, um Teile der Felswand wegzubrechen. Die flache Scheibenfläche hat die minimale Fläche und kann stark und einfach gemacht werden. Der echte hat auch starke Hydraulikheber, die die bereits gebohrten Tunnelwände greifen, um sicherzustellen, dass sich die Schneidscheibe dreht, anstatt dass sich der Körper der Maschine nutzlos dreht. (Sie haben auch ein beeindruckendes System zum Befördern des gemahlenen Gesteins usw. nach hinten und weg.)

Eine gerillte, konische, schneidende „Nase“ wie in der Abbildung könnte in weichem Boden funktionieren – wenn diese Maschine etwas hätte, um zu verhindern, dass sich der Körper gegenläufig dreht, und ein Mittel, um den pulverisierten Boden dahinter zu bewegen.

Gibt es einen physikalischen oder technischen (was ich annehme) Grund, warum wir diese große flache Bohrung anstelle der spitzen verwenden?

Ja. Eine Bohrung ist im Wesentlichen ein wirklich großer Bohrer. Daher wird die Form des Bits durch das zu schneidende Material bestimmt.

Die Cartoon-Bohrung hat einen Spiralbohrer mit hoher Drallrate, was zu einer großen Oberfläche führt, an der die Späne (das zu entfernende Material) vorbeilaufen können. Dies führt zu starker Haftung und Abrieb . Um dies zu verhindern, sind große Mengen an Schmiermittel erforderlich: Wasser, Öl usw. alles, um zu verhindern, dass das Gestein am Bohrer haften bleibt. Die reale Bohrung verwendet ein Förderband, um die Späne zu bewegen, und nicht eine spiralförmige Rille (die nur eine Archimedes-Schraube ist).

Die Cartoon-Bohrung hat auch einen sehr spitzen Spitzenwinkel. Dies ist großartig, um durch weiche Materialien zu bohren (Ton, wie James betont), aber es ist schrecklich, durch harte Materialien wie Gestein zu bohren. Machen Sie einen Ausflug in einen Baumarkt und sehen Sie sich den Unterschied zwischen Bohrern für Holz und denen für Metall oder Beton an. Der Winkel bestimmt die Oberfläche, der die Schneidkanten gegenüberstehen, und mehr Oberfläche bedeutet mehr Reibung. Reibung erzeugt Wärme, und Wärme verursacht mehr Verschleiß. Dies erfordert wiederum mehr Schmierung, um diese überschüssige Wärme abzuleiten, aber wie würden Sie all dieses Schmiermittel vor einen spitzen Bohrer pumpen?

Während die Cartoony-Bohrung funktionieren könnte , würde sie sich schnell abnutzen, mehr Schmierung erfordern, um ein Festfressen zu verhindern, und letztendlich viel teurer im Betrieb sein (wie Molot betont), weil Sie ständig ein riesiges Bit ersetzen würden.

Zunächst einmal basiert der Cartoon auf einem Bohrer, den Sie auf einem weichen Material verwenden, das konsistent ist. Wie Holz oder Plexi. Die Idee dahinter ist, dass Sie einen Raum für die Späne haben, damit sie Ihren Tunnel nicht blockieren (weil es keinen Tunnel gibt). Der echte ist so gebaut, dass er gleichzeitig durch Materialien unterschiedlicher Dichte bohren kann, während die Späne nach innen gelangen können der Bohrer wird über einen Riemenantrieb bewegt.
Dieses Design hilft auch, den Bohrer zu kühlen, während der normale Bohrer keine Kühlung hat.

Und um auf das Offensichtliche hinzuweisen - die Cartoon-Maschine ist größer als der Bohrer, also wäre sie nutzlos.

Hier gibt es viele Probleme, die flach besser als spitz erscheinen lassen ... von denen die meisten tatsächlich auf eine einzige Idee reduziert werden können ... Oberfläche .

1. Mehr Oberfläche (ein Kegel) erzeugt mehr Wärme.

   • Mehr Wärme erfordert mehr Kühlgeräte und mehr Wartung
   • Mehr Hitze verringert die Lebensdauer der Schneidkanten... Hitze > Stahl
   • Mehr Hitze schadet Arbeitern unter Tage auf engstem Raum

2. Geologische Stabilität

   • Ein Kegel verursacht häufiger Einstürze als der flache Typ. Die Maschine (wie an anderer Stelle erwähnt) ist so konstruiert, dass sie das Gewicht der Erde trägt, die sie entfernt, bis Stützen platziert werden können. Die Einstürze werden dazu führen, dass Sie graben müssen und dann erneut graben müssen, wenn die Dinge von oben fallen.

Die einzige Situation, in der ich sehe, dass ein Kegel besser funktioniert, wäre eine Situation, in der Sie aus irgendeinem Grund einen Tunnel in Ton graben möchten ... aber ... warum sollten Sie das tun?

Die Cartoons lassen eine sehr wichtige Tatsache aus: Um ein Loch zu machen, müssen Sie ein "lochförmiges" Materialvolumen an eine andere Stelle entfernen.

Holz ist faserig, was bedeutet, dass es tatsächlich ziemlich viele Lufträume enthält. Wenn Sie also eine ziemlich kleine Holzschraube einsetzen, quetschen Sie diese Räume nur, ohne tatsächlich etwas von dem Holz zu "entfernen". Dadurch, dass das Holz dann versucht zurückzufedern und das Loch aufzufüllen, verbessert sich der Halt der Schraube. Es ist viel einfacher, eine Schraube in ein Holz wie Kiefer zu drehen, das viel Luftraum enthält, im Vergleich zu etwas wie Eiche, das weniger hat.

Aber um ein größeres Loch zu machen, das von selbst offen bleibt, müssen Sie das Material irgendwie entfernen. Die Cartoon-Bohrmaschine hat dazu keine Möglichkeit, außer durch Material, das die spiralförmigen Rillen hinaufwandert, was aufgrund der Reibung zwischen dem sich bewegenden Material, dem ungebohrten Material und dem Bohrer selbst ineffizient ist.

In der echten Tunnelbohrmaschine befinden sich Löcher in der Schnittfläche entlang der Kanten der Schneidwerkzeuge, sodass das geschnittene Material in das Innere der Maschine fallen und dann mit minimalem Aufwand entfernt werden kann, solange Sie es entfernen können es so schnell, wie Sie mehr Material schneiden.

Ich weiß, dass sich diese Frage mehr auf die Physik bezieht, aber dies ist der Worldbuilding-Stack, also möchte ich Ihnen bei Ihrem Schreibproblem helfen.

Ich empfehle, sich anzuschauen, wie „Avatar the Last Airbender“ in der Folge „The Drill“ mit diesem Problem umgegangen ist. Es ist ein Zeichentrickfilm für Kinder, und ihr Drill ist eine Mischung aus beidem.

Es ist vorne fast flach, hat aber immer noch eine kleine Spitze. Es sieht bedrohlicher aus als das echte, das Sie gepostet haben, und ist realistischer als das Comic, das Sie gepostet haben.

Wenn Sie sich alte Schlangenbohrer ansehen (wie sie mit einer Klammer und einem Bohrer verwendet werden ), hatten sie am Ende ein konisches, schraubenartiges Gewinde und dann einen Körper mit einer spiralförmigen Rippe. Die spiralförmige Rippe sollte offensichtlich die Späne vom Arbeitsbereich wegführen, und für den zufälligen Beobachter erledigte das schraubenartige Ende das gesamte Schneiden. Nur bei näherer Betrachtung wurde klar, dass einige meißelartige Oberflächen an der Verbindung zwischen der Spitze und der Spirale das eigentliche Schneiden waren.

Noch verwirrender ist ein Spundbohrer , bei dem ein kurzer Schlangenbohrer (der oben genannten Art) mit einem konischen Holzhobel kombiniert wird.

Es ist leicht zu erkennen, wie eine Person, die nicht wirklich mit solchen Geräten gearbeitet hat, glauben würde, dass das spitz zulaufende Gerät im ersten Bild Sinn machen würde.

In Zeichentrickfilmen bohren sie durch 2D-Boden. Es ist wie durchstechendes Papier. Du drückst den Boden eher seitwärts als herum und hinten.

Daher müssen sie sich keine Gedanken über Späne oder Reibung machen und je spitzer, desto besser, da Sie schneller vorankommen.

Abhängig von der Physik des Cartoon-Universums kann sich der Boden nach dem Passieren wieder auffüllen/auflösen oder nicht.