Historie
Historie kalibrací hydrometrických přístrojů v našem ústavu se datuje od okamžiku otevření nové budovy tehdejšího Státního výzkumného ústavu hydrotechnického v Praze-Podbabě vedle plavebního kanálu Trojského jezu roku 1930. Od té doby je kalibrace hydrometrických vrtulí a dalších obdobných přístrojů stabilní činností, kterou ústav poskytuje svým zákazníkům.
Vůbec první kalibrační trať v moderním provedení vybudoval profesor pražské techniky Harlacher roku 1875 v pražském vltavském přístavu. Trať měla 80 m dlouhou kolejovou dráhu, po níž pojížděl vozík s ručním pohonem. Až roku 1896 byly uvedeny do provozu kalibrační stanice ve Vídni a Bernu, vybavené speciálními žlaby. Ve Vídni byly také až do zahájení provozu naší kalibrační stanice kalibrovány vrtule používané u nás.
Základním prvkem kalibrační laboratoře je velký pokusný žlab o šířce 2,5 m, využitelné délce pro kalibraci 138,6 m a s hloubkou vody 1,8 m (jeden z největších v Evropě). Byl vybudován v rámci výstavby budovy tehdejšího Státního výzkumného ústavu hydrotechnického T. G. Masaryka, která byla předána do provozu v roce 1930. Žlab je napájený vodou z Vltavy a je možné jej uzavřít stavidly, takže voda v něm je zcela klidná. Stálou hladinu zajišťuje oboustranný přeliv ve vtokové části. Po stranách žlabu jsou osazeny přímé vodorovné kolejnice. Po kolejích pojíždí vlečný vozík s vlastním pohonem určený pro kalibrace vrtulí, který však lze využít k vlečení dalších těles v klidné vodě, např. pro stanovení hydrodynamických odporů lodí apod. Pro kalibrace vrtulí se využívá jen střední část žlabu v délce cca 100 m. Žlab, resp. jeho stavební část se během let od doby výstavby téměř nezměnil, měnilo se však technické vybavení, a to zejména vozík a zařízení pro sběr dat.
Původní vozík, vyrobený firmou Českomoravská-Kolben-Daněk roku 1930, měl elektrický pohon s regulací rychlosti mechanickou dvoustupňovou převodovkou a regulací obrátek motoru Ward-Leonardovým soustrojím. Rozmezí rychlostí pojezdu vozíku bylo 0,02 až 6 m/s. Snímání dráhy bylo zajištěno mechanicky – ve stojině levé kolejnice byly osazeny železné válečky o rozteči 5 m, na které naráželo pružné pero. Registračním zařízením byl tříkanálový chronograf, zaznamenávající na papírový pás impulzy registrující projetou dráhu, čas ve vteřinách a počet obrátek, resp. impulzů hydrometrické vrtule [1].
Historický kalibrační vozík
Historický kalibrační žlab
Tento první vozík byl roku 1962 nahrazen modernějším vozíkem německé firmy Kempf-Römmers. Systém řízení rychlosti i její rozsah byl shodný s vozíkem původním. Ve druhé polovině 60. let doznalo zásadní změny i záznamové zařízení – původní chronograf s mechanickým snímáním dráhy byl nahrazen elektronickou aparaturou, vyvinutou ve VÚV Ing. V. Sotorníkem, CSc. (čs. patent č. 127621). Aparatura umožňovala současný sběr dat ze tří vrtulí. Základním přínosem systému byla – kromě výrazného zjednodušení vyhodnocení dat – možnost předvolby počtu impulzů vrtule a určení kalibrační dráhy pomocí dlouhého kovového pásu s otvory po 0,05 m s optoelektronickým snímáním. Tento systém se natolik osvědčil, že je používán dodnes. Počítadla otáček i impulsů dráhy byla elektromechanická, časovou základnu představovaly krystalové křemenné hodiny s rozlišením času 0,01 s [2]. Přenos dat z vozíku do velínu umístěného vedle žlabu (zařízení bylo dosti objemné a ke správnému a bezporuchovému provozu vyžadovalo přiměřenou teplotu a vlhkost) byl realizován bezdrátově vysílačem o malém výkonu.
Historický kalibrační vozík
Historický kalibrační žlab
Během doby elektronika dosloužila. Zařízení Ing. Sotorníka značně překročilo svou životnost, což se projevovalo častými poruchami zejména počítadel, takže bylo nutno přistoupit k radikálnímu řešení situace. V oddělení měřicí techniky a elektroniky VÚV vypracoval Ing. J. Zaujec pod vedením vedoucího oddělení RNDr. Ing. P. Čížka, CSc., v roce 1986 [3] ideový návrh a v roce 1987 postavil a uvedl do provozu nové zařízení na bázi průmyslového osmibitového počítače SAPI-1. Zařízení se osvědčilo a během doby byl tento prototyp až do tragické smrti jeho autora průběžně zlepšován. Stále však zůstával problém zpracování kalibračních dat, která musela být opisována z televizního přijímače sloužícího jako monitor a zpočátku dále vyhodnocována semigraficky.
S nástupem počítačů třídy PC bylo roku 1991 zavedeno automatizované zpracování dat, program vypracoval Ing. P. Šnederfler. To sice bylo výrazným pokrokem proti dříve používanému graficko-početnímu vyhodnocení kalibračních rovnic, ale přenosem dat z monitoru zařízení do formuláře a z formuláře do počítače narůstalo nebezpečí vzniku chyb, nehledě na to, že tento způsob práce byl značně neefektivní.
Také měřicí vozík posléze dosáhl stavu, kdy již bylo značně obtížné jej udržovat v provozu, a kromě toho elektronické zařízení na bázi SAPI-1 s rozvojem výpočetní techniky rychle morálně zastaralo. Proto se začalo uvažovat o komplexní inovaci celého zařízení kalibrační stanice. Ta měla zahrnovat nový vozík již s digitálním řízením a automatizovaný sběr dat s návazným vyhodnocením kalibračních rovnic. V roce 1995 se podařilo zajistit finanční prostředky pro rekonstrukci technického vybavení a byl zpracován ideový návrh řešení.
Projekt nového vozíku a jeho výrobu, včetně systému pro řízení a sběr dat a jejich přenos do centrálního velínu, zajistila firma DICONT a.s. Vzhledem k nepříliš přívětivým podmínkám v prostorách kalibračního žlabu (zejména v zimním období) bylo možné tento nový vozík ovládat nejen přímo, ale i dálkově z velínu. Přenos dat mezi vozíkem a velínem byl řešen optoelektronicky, a to IČ prvky. Zákaznický software pro automatizované zpracování dat zpracovala firma Roman Škára - Software & Hardware. V prosinci roku 1996 byl vozík nainstalován a po úspěšném odzkoušení bylo celé zařízení v únoru 1997 uvedeno do pravidelného provozu.
Vzhledem k tomu, že parametry zařízení dosahovaly špičkové úrovně, zažádali jsme v roce 1997 Český institut pro akreditaci, o.p.s., o udělení akreditace jako kalibrační laboratoři. Ještě v témže roce byla laboratoř úspěšně akreditována.
Současný kalibrační vozík
Současný kalibrační žlab
V srpnu roku 2002 byl ústav postižen katastrofální povodní, která měla za následek devastaci veškerých prostor i zařízení kalibrační stanice. Vlastní žlab sice povodeň přestál bez vážnějších škod, ale veškeré vybavení bylo totálně zničeno. Za své, bohužel, vzal i rozsáhlý archiv kalibrační stanice; na těchto stránkách uvedené historické obrázky pocházejí z materiálů, které přežily jen zázrakem.
Nový vozík, a to ve vylepšené verzi, s příslušnou elektronikou pro řízení provozu a sběr dat dodala opět osvědčená firma DICONT a.s. Spojení vozíku s velínem je nyní řešeno pomocí zařízení pro bezdrátový přenos naměřených dat (Wi-Fi). Protože v rámci stavebních úprav žlabu došlo i k přesunu velínu o poschodí výše (nad úroveň hladiny 100leté povodně), byl žlab rovněž vybaven kamerovým systémem dovolujícím vizuální kontrolu při automatickém bezobslužném provozu. Nový systém byl po úspěšných zkouškách uveden do provozu v lednu 2005. V rámci stavebních úprav prostor žlabu byla též provedena opatření dovolující v případě vyhlášení povodňového nebezpečí evakuaci vozíku z prostoru žlabu na střechu ústavní kotelny. V prosinci roku 2006 byla ještě provedena generální oprava kolejové dráhy vozíku, včetně rektifikace a přebroušení kolejnic.
[1] Smetana, J.: Státní výzkumný ústav hydrotechnický T. G. Masaryka. Jeho účel, vznik a zařízení. Práce Státního výzkumného ústavu hydrotechnického T. G. Masaryka č. 1. Státní ústav hydrologický, Praha 1930.
[2] Sotorník, V.: Cejchování hydrometrických vrtulí. Vodní hospodářství, řada A, 1975, č. 8, s. 220–223.
[3] Vzhledem k povodni v srpnu 2002, která měla za následek totální zničení archivu ČKSVV, jsou data v tomto odstavci stanovena na základě vzpomínek pamětníků, takže nemusí být zcela přesná.