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 vozíkHistorický kalibrační vozík

Historický kalibrační žlabHistorický 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 vozíkHistorický kalibrační vozík

Historický kalibrační žlabHistorický 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 vozíkSoučasný kalibrační vozík

Současný kalibrační žlabSoučasný 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.