建筑大师

Hessert机械师为九博体育研究制造精密零件

当高超音速风洞内的空气速度预计达到每小时4000英里时,风洞最关键的部分——25英尺、5吨重的不锈钢喷嘴——的制作需要非常精确。

因此,设计巴黎圣母院6马赫风洞的航空航天工程师求助于位于赫塞特航空航天九博体育研究实验室地下室的机械车间的内部专家。

Mike Sanders, Leon Hluchota, Eugene Heyse and Terry Jacobsen in Hessert Lab.
Mike Sanders, Leon Hluchota, Eugene Heyse和Terry Jacobsen在Hessert实验室。

航空航天和机械工程部机械车间经理吉恩·海斯(Gene Heyse)说:“需要有21个部件可以固定在一起,因为每个部件都需要手工打磨至完美,以尽量减少摩擦。”“它的内部需要有7%的锥度,它必须完美到千分之一英寸。所以我们建造了自己的测量仪来精确测量它。”

千分之一英寸比人类头发的宽度还小40倍。

正是这种解决问题的能力和精准度,让校园内外的教授和九博体育研究人员转向Hessert机械车间,来制造他们进行尖端九博体育研究所需的设备。

作为圣母大学的核心设施,这家店每小时收费59美元,低于外部公司每小时85至200美元的收费。那里的机械师经常为风洞九博体育研究制造复杂的螺旋桨和箔片,但他们的项目范围从蚊子实验到沙丘车齿轮箱。

在另一个案例中,大学发电厂想要重新铺设1955年的锅炉门,因为它已经弯曲了。由于找不到蓝图,海斯和他的机械师同事们使用了一台大型电脑控制的Hurco工厂来计算轮廓,并创建了一个新的蓝图。

“他们说每个螺丝要花1200美元,”另一位机械师迈克·桑德斯(Mike Sanders)说。“我们总共花了500美元做这些东西,他们给我们买了披萨。”

海斯、桑德斯和特里·雅各布森都出生在南本德,在当地的机械车间工作了多年,其中有十几年是在同一个地方工作的。从汽车的动力制动装置到霍尼韦尔(Honeywell)的飞机燃油控制装置,他们都生产零部件。学习如何操作电脑控制的铣床和车床进行精密研磨和切割可能需要半年的时间,而成为故障排除和特殊项目方面的专家则需要更长时间。

Mike Sanders welds in his workshop as sparks fly at Hessert Lab.
Mike Sanders在Hessert实验室的车间里焊接。

海斯说,在其他商店,机械师会拿到规格,并被告知要制造一定数量的所需部件。机械师有薪水,但没有多少满足感。

“但在这里,有很多创新的想法和测试,”他说。“这些项目通常是为了证明一个理论,而不是为了给老板赚钱。这些杰出的教授知道他们想要建立什么,但他们想要我们对如何做到这一点的意见。这更像是一种伙伴关系。”

60岁的海泽六年前开始在赫塞特工作,他非常喜欢这种合作的创作方式,以至于他最终吸引了56岁的朋友雅各布森(Jacobsen)和50岁的桑德斯(Sanders)。

“我问他们,‘你们在多少家店工作过,那里的人很开心,那里是一个社区?’”海瑟说。“当你能帮助别人把事情做好时,你会为自己所做的事情感到自豪。”

高超音速喷嘴

挑战

The Mach 6 wind tunnel with a cross-section of the nozzle pulled out.

航空航天工程教授汤姆·朱利亚诺与波音公司合作,为巴黎圣母院的6马赫风洞设计了一种独一无二的喷嘴。不锈钢喷嘴必须分成几部分固定在一起,以便内部可以手工抛光,而且它的锥度必须为7度,规格在千分之一英寸以内。

解决方案

Hands hold a gauge used to measure a cross-section of the nozzle.

机械师在一台电脑控制的铣床上制造这些部件,该铣床使用硬质合金工具切割金属。他们尝试了不同的方法来连接这些部分,这样就不会有缝隙产生湍流。他们还建造了自己的口径计,以便精确地测量喷嘴的7度角锥度。

产品

A cross section of the nozzle.

机械车间正在单独制造每件零件,以便将其送到专家那里进行手工抛光,然后返回组装。这个耗资470万美元的风洞计划于2018年7月开放。

猎鹰10号激光通信

挑战

Falcon 10 aircraft with laser-based communication system.

航空工程师埃里克·跳普(Eric Jumper)想要测量飞机湍流,以防止它干扰他的激光通信系统。利用两架猎鹰10号飞机,Jumper和航空光学集团一直在开发激光连接,可以创建安全通信和制导武器系统。

解决方案

A custom-designed piece bolts onto the outside of the Falcon 10 to  measure air pressure.

机械师制作了一个定制设计的部件,固定在猎鹰10号的外部。一系列薄薄的金属探针固定着带有测量气压传感器的泰贡管。

产品

The custom-built piece with Tygon tubes bolted to the outside of the Falcon 10 measures air pressure.

定制的部件允许工程师测量湍流,并解释其对基于激光的通信系统的干扰。

巴哈沙丘越野车零件

挑战

A dune buggy

参加校际沙丘越野车比赛的学生工程师需要为他们的车辆定制零件。他们可以设计零件,但需要帮助才能使零件工作。

解决方案

A dune buggy with the gearbox, bearing hubs and steering knuckles highlighted.

机械师迈克·桑德斯(Mike Sanders)在他的工厂里帮他们组装了变速箱、轴承轮毂和转向节。

产品

A steering knuckle made by the machinists that has 'Baja like a champion today' engraved on it.

桑德斯甚至用他的磨机在转向节上蚀刻了一些灵感。

蚊子实验箱

挑战

A home surrounded by a swarm of mosquitoes.

生物学家妮可·阿奇和尼尔·洛博获得了盖茨基金会2300万美元的资助,用于九博体育研究蚊子控制,以预防疟疾和登革热。他们想测试蚊子对各种驱蚊剂和引诱剂的反应,他们需要一种可以同时测试两种剂的设备。

解决方案

The mosquito chamber with repellant on one side and attractants on the other. Mosquitoes are held in the middle chamber.

机械师们造了一个管子,中间有一个蚊子室,两边都有空间插入引诱剂和驱虫剂,以观察蚊子的反应。

产品

The mosquitoes in the middle of the mosquito chamber move towards the attractant and away from the repellant.

这个装置非常有用,以至于其他大学,甚至美国疾病控制和预防中心都订购了复制品。

大型机翼

挑战

A seal swimming with bubbles.

九博体育研究生Mitsugu Hasegawa注意到海豹和其他有毛的水生哺乳动物是如何顺利地在水中航行的。他推测海豹上的毛囊有助于减少阻力,并想知道他是否可以制造一些模仿毛囊的东西来减少阻力。

解决方案

An airfoil with imitation hair follicles taped along the top of it.

机械师将一个特别大的翼型完美地分成三块,这样长谷川就可以用不同厚度的胶带涂上模仿毛囊的涂层。

产品

An airfoil with imitation hair follicles taped along the top. Wind blows on the airfoil and the hairs move in the wind.

长谷川和他的同事们一直在巴黎圣母院怀特野外九博体育研究大楼的风洞里测试空气箔上不同的毛发涂层。