Aerodynamická laboratoř Ústavu termomechaniky AV ČR v Novém Kníně Historie a současnost Významné letopočty 1953 založena Laboratoř strojnická ČSAV 1955 laboratoř přejmenována na Ústav pro výzkum strojů ČSAV (hlavní zaměření na problematiku energetického strojírenství) 1959 první studie o výstavbě vysokorychlostního aerodynamického tunelu na lopatkové mříže 1962 pracoviště přejmenováno na Ústav termomechaniky ČSAV (zaměření výzkumu na proudové a tepelné děje v plynech při vysokých rychlostech, zejména na proudění v tepelných turbinách a kompresorech včetně transonického proudění v lopatkových mřížích pro Škoda Plzeň (tepelné turbiny) a později pro ČKD Praha (kompresory) 1963 - dokončení stavební části laboratoře (Průmstav Beroun) 1964 - dokončení strojního zařízení s tunelem na lopatkové mříže (konstrukce ÚVS, výroba ŠKODA Plzeň) 1994 - přístavba I s tunelem pro vyšetřování mezní vrstvy atmosféry 2004 - dokončení přístavby II a rekonstrukce technologického vybavení 2005 - dokončení stavebnicového aerodynamického tunelu 1
Výsledky studie o výstavbě vysokorychlostního aerodynamického tunelu aerodynamický tunel s přerušovaným chodem připojený k podzemní vakuové nádrži (nižší investiční i provozní náklady než u tunelů s trvalým chodem, např. cirkulační tunely) při průřezu měřicího prostoru 0,12 m 2 a maximálním Machovu číslu Ma 2 je třeba objem nádrže cca 5000 10000 m 3 vyčerpání nádrže pomocí 2 vodokružných vývěv s příkonem 140 kw umožní 8 měření v délce 1 min. za 8 hod. požadavky na podzemní prostory: použitelný objem, stav horniny, pevnost dutiny a nadloží, minimální výskyt vody, snadnost uzavření, přístupnost, podmínky pro vybudování laboratoře vytipováno přes 50 lokalit, vybrán vrch Chvojná nedaleko Nového Knína, kde byl starý zlatonosný důl opuštěný, nepropustný, přijatelný objem, nepříliš daleko od Prahy Celkový pohled na úpatí kopce s vchodem do štoly Hlavní chodba štoly 2 2
Geologické podmínky zlatonosné horniny se vyskytují v pásu od Jílového až po Kašperské Hory (dolování a rýžování) oblast Nového Knína leží na rozhraní dvou geologických jednotek Českého masivu, tvořených sedimentárními a granitoidními horninami lokalita Chvojná je převážně tvořena kontaktně přeměněnými břidlicemi z doby svrchního proterozoika (stáří 700 500 milionů let) největší rozkvět zlatých dolů ve 13. až 14. století (1351 Nový Knín královským horním městem), útlum těžby v celé zlatonosné oblasti počínaje 15. stoletím počátkem 20. století (1914-1925) hledání tzv. kamlovských zlatých žil podle zpráv ze 16. století v prostoru vrchu Chvojná místo v Kamlové u Libčic (prof. Barvíř), během průzkumu vyraženy 2 štoly s celkovou délkou 1620 m, další průzkumné práce v letech 1940-45 Lokalita Chvojná podzemní prostory tvořeny kvalitní horninou krystalické břidlice bez výrazného zvětrání vodorovné štoly se značným nadložím bez výdřevy, nepatrné prosakování vody základem vakuové nádrže jsou 2 samostatné horizontální štoly s objemem 4800 m 3 a 1200 m 3, které ústí ve výšce 6 m nad hladinou Kocáby po spojení štol překopem má vakuová nádrž cca 6300 m 3 Plíškové zlato v křemenné žilce (Chvojná), velikost 3,5 cm 3
Oblasti těžby zlata v okolí Nového Knína I. Nový Knín II. Kozí Hory III. Libčice IV. Psí Hory - Mokrsko 4
Výstavba laboratoře Půdorys původní laboratoře 5
Úprava skalní stěny a vnitřního portálu štoly Stavba laboratoře 6
Štola I při montáži vývěv Strojovna s vývěvami 7
Laboratoř před dokončením Pohled na původní laboratoř 8
Půdorys laboratoře po provedených dostavbách modře původní laboratoř zeleně přístavba v roce 1994 červeně přístavba v roce 2004 9
Laboratoř s vysokorychlostními tunely Stavba nové přístavby 10
Pohled na laboratoř od náhonu Nová budova s chladicí věží 11
Technologická část laboratoře Vstupní část tunelů - 4 dvoudílné uzavírací dveře (celkem 10 4 m) - silikagelový filtr pro vysoušení nasávaného vzduchu (průtočná plocha 24,5 m 2 ), regenerace horkým vzduchem cca 160 C - oblázkový filtr (zachycení prachu a úletu ze silikagelového filtru) - vstupní komora Výstupní část tunelů - přechodová část tunelu (za regulační dýzou) - rychlouzávěry (D=600 mm, uzavření za 0,5 s), výstupní potrubí D=900 mm - 3 vodokružné vývěvy Slovpump 200-SZO-500-500, 55 kw - uzavřený chladicí okruh (3 čerpadla, zásobní nádrž, čistička, chladicí věž) - kompresorová stanice pro ovládání šoupátek 12
Aerodynamické tunely v laboratoři Tunely s přerušovaným chodem supersonický aerodynamický tunel pro přímé lopatkové mříže, otočný měřicí prostor (šířka 0,16 m, výška od 0,2 do 0,45 m), tětiva lopatek 0,08-0,12 m, rychlost 0,2-2 Ma Pohled na nadzvukovou dýzu a měřicí prostor Přestavitelná nadzvuková dýza s uklidňovací komorou 13
malý rychlostní aerodynamický tunel, měřicí prostor 0,1 0,1 2,2 m, odsávané stěny, rychlost do 0,8 Ma, nízká hladina turbulence 0,1% Pohled na kontrakční dýzu, měřicí prostor a výstupní difuzor 14
stavebnicový subsonický aerodynamický tunel, výměnný měřicí prostor (kruhový D=0,4 m nebo obdélníkový 0,16 0,32 m), rychlost do 0,8 Ma Provizorní uspořádání tunelu s radiální lopatkovou mříží na vstupu 15
Tunely a tratě s trvalým chodem speciální aerodynamický tunel pro ekologické studie (mezní vrstva atmosféry), délka vstupní části 25,5 m, uzavřený měřicí prostor 1,5 1,5 m, délka 2 m, spojitá změna rychlosti v intervalu 1-15 m/s (radiální ventilátor), hladina turbulence 0,2% 16 Měřicí prostor tunelu s modelem krajiny
výtlačná trať pro měření impaktních proudů s použitím naftalénové sublimační metody, kruhové dýzy s max. průměrem 50 mm a štěrbinové dýzy s max. šířkou 20 mm, rychlost proudu do 60 m/s Pohled na měřicí trať Schéma zařízení 17
Měřicí technika zařízení pro anemometrii se žhavenými čidly typu CTA, celkem 15 kanálů (DISA, DANTEC, AALabs) včetně příslušenství a sond systém pro vysoce přesné měření tlaků (Schilknecht, AVA, BARATRON, Druck, PSI) Mach-Zenderův interferometr a další zařízení pro optické vizualizační metody (šlírová aparatura, lasery) systém sběru dat NATIONAL INSTRUMENTS (HW i SW) traverzery a regulační technika pro aerodynamické tunely analyzátor TFID NGA 2000 pro měření koncentrací a průtokoměr AALBORG Použitá literatura Květoň J., Píchal M., Řehák V.: Studie o stavbě nadzvukové aerodynamické laboratoře, interní studie ÚVS ČSAV, 1959 Květoň J.: Vysokorychlostní aerodynamický tunel pro lopatkové mříže, výzkumná zpráva ÚT ČSAV Z-202/65, 1965 Květoň J.: Nadzvukový aerodynamický tunel ÚT ČSAV pro výzkum rovinných lopatkových mříží, Strojnický časopis, 16, 2, 167-180, 1965 Lhotský P., Morávek P., Štědrá V. (editoři): Zlato na Novoknínsku historie a současnost, Hornické muzeum Příbram, 2003 Barvíř J.: O starých dolech po zlatě u Sudovic a v okolí poblíže Nového Knína, 1925 Jonáš P.: Malý rychlostní aerodynamický tunel. zpráva ÚT ČSAV T-130/71, 1974 Horáček J.: Studie o stavbě aerodynamického tunelu pro výzkum interakce proudění s kmitající stěnou, zpráva ÚT ČSAV T-259/81, 1981 Píchal M.: Dostavba laboratoře vysokých rychlostí v Novém Kníně, zpráva ÚT ČSAV T-361/87, 1987 18