Bulletin

Květen 2010, číslo 48

Obsah

Ing. Dana Drábová, PhDr., předsedkyně SÚJB
Zvládneme výměnu generací v jádře?
5
Prof. Ing. Jaroslav Bláha DrSc., Prof. Ing. Jan Melichar, CSc.
Působení Coriolisovy síly v oběžných kolech hydrodynamických strojů
6
Ing. Václav Daněk, CSc.
Coriolisovo zrychlení a jeho využívání v odstředivých turbokompresorech
13
Doc. Ing. Pavel Beneš, CSc.
Nenasytnost nasycených
16
Doc. Ing. Branislav LACKO, CSc.
Český svaz vědecko-technických společností oslavil20. výročí svého založení
17
Doc. Ing. Branislav LACKO, CSc.
Nový studijní program na VUT v Brně
19
Doc. Ing. Branislav LACKO, CSc.
Představila se nejmladší generace odborník na robotiku
20
Prof. ing.Františka Pešlová, PhD
Na VUT v Praze bylo otevřeno nové „Inovační centrum diagnostiky a aplikace materiálu“
20

Zprávy z činnosti ASI

Zpráva z 20.výroního shromáždění zástupců ASI
22
Usnesení z 20. shromáždění zástupců ASI
23
Zpráva o činnosti ASI od poslední valné hromady
23
Zápis z 32. výjezdního zasedání Senátu ASI
24
Jsme členy Svazu průmyslu a dopravy R
26
Činnost klubu A.S.I. Brno v roce 2009
27

Společenská kronika členů ASI

Životní jubilea členů klubu Praha v roce 2010
28
Životní jubilea členů klubu Brno v roce 2010
28
Profesor Cyril Höschl a jeho eseje o mechanice
29

Zvládneme výměnu generací v jádře?

Dnes dochází v jaderných oborech k výměně generací. Situace je to v podstatě stejně obtížná a také do jisté míry paradoxní jako v jiných technických oborech. A kroky k jejímu řešení jsou stále naléhavěji potřeba. Vládnout technice a zvládat rizika s ní spojená může jen ten, kdo ví nejen „jak“ (know-how), ale hlavně „proč“ (know-why). To se týká nejen jaderné energetiky, ale i náročných technologií používaných v jiných oborech. Špičková technika vyžaduje špičkové specialisty. Špičkoví odborníci musí vyrůst na špičkových školách. Čímž jsme u kořene věci – ovládat moderní technologie znamená zvedat celkovou úroveň země.

Příprava odborníků pro oblast jaderné energetiky má v naší zemi dlouhou tradici, spojenou s tradicí technického vysokého školství. Díky této tradici zatím netrpí ani průmysl ani další články jaderné infrastruktury naléhavým nedostatkem odborníků. Český průmysl měl a do jisté míry si stále zachovává schopnost vyprojektovat a vyrobit prakticky všechny hlavní komponenty tlakovodních reaktorů včetně tlakové nádoby, hlavního cirkulačního potrubí, parogenerátorů, čerpadel i zařízení sekundárního okruhu. Současná situace však nemusí být dlouhodobě udržitelná. Je nezvratnou skutečností, že zájem studentů o technické obory u nás upadá a počty absolvujících inženýrů už v blízké budoucnosti nebudou schopny vstřebat potřebné množství nových poznatků studovaného vědního oboru, ovlivňujících přímé a okamžité použití absolventů v praxi. Nemluvě o poznatcích starších, tvořících teoretickou i praktickou základnu oboru. Kontinuita je však nezbytným předpokladem pro syntetizující pohled na danou technickou disciplinu a následně pro samostatnou a tvůrčí práci. Příčiny tohoto stavu jsou zřejmé, odklon mladých lidí do komerční či humanitní sféry je pochopitelný. Avšak ztráty pro ucelený systém vzdělanosti v naší zemi by mohly být nedozírné. Pro uchování a předávání znalostí získaných a shromážděných „otci zakladateli“ je nutno zajistit kontinuitu tradičně velmi kvalitní podpory pracovníků výzkumu a vývoje na vysokých školách i ve výzkumných ústavech.

Jednou z oblastí, kde může stát aktivně působit, je vytváření prostředí podporujícího „stavění mostů“ pro spolupráci mezi vysokými školami, výzkumnými ústavy a průmyslem. Vytvoření nové motivace je možné právě jen na základě jasné formulace dlouhodobých koncepcí a priorit. Jen to totiž ukáže mladým lidem, se kterým oborem má smysl spojovat svůj profesionální život a budoucnost.

Působení Coriolisovy síly v oběžných kolech hydrodynamických strojů

Abstrakt
Coriolisova síla působí na pohybující se hmotný bod v rotujícím prostoru v případě, že směr relativní rychlosti jeho pohybu je odlišný od osy otáčení rotujícího prostoru. Tato síla pak ovlivňuje proudění v oběžných kolech hydrodynamických strojů. V příspěvku se posuzuje vliv Coriolisových sil na průtok kapaliny v oběžných kolech čerpadel a turbín.

The Coriolis force is force exerted on a moving individual mass element in rotating space in the case that its path of relative motion is different from the rotational axis. This force influences fluid flow through the impellers of hydrodynamic machines. The paper deals with the influence of the Coriolis forces on fluid flow through pump and turbine impellers.

1. Úvod

Jednou ze setrvačných sil působících na hmotný bod pohybující se v rotující soustavě úhlovou rychlostí ω, je síla Coriolisova. Na obr.1 je schématicky znázorněno proudění vzduchu v zemské atmosféře. Vzduch proudící od pólů k rovníku sleduje dráhu stáčející se směrem k západu, při proudění od rovníku k pólům se dráha stáčí k východu. Příčina tohoto jevu je vysvětlována působením Coriolisovy síly.

[bulletin/2010-05/bulletin-4.png]
Obr.1 Schéma proudění vzduchu v zemské atmosféře; S - severní pól, J - jižní pól

V průmětu do roviny x - y, kolmé k ose rotace, budou průměty drah hmotné částice zakřiveny vzhledem k rovině poledníku podle levé části obr.2. Poměry pro opačný smysl rotace představuje pravá část obr.2. Na obr.2 je znázorněna vzájemná poloha vektorů relativní rychlosti částice wxy a Coriolisovy síly Fc . Pohybuje-li se částice v trojrozměrném rotujícím prostoru po obecné dráze proměnnou relativní rychlostí w, pak wxy je složka (průmět) lokální relativní rychlosti částice w do roviny x - y.

[bulletin/2010-05/bulletin-5.png]
Obr.2 Průměty drah hmotné částice do roviny x - y; odstředivý pohyb v horní části obrázku; dostředivý pohyb v dolní části obrázku

Předpoklad, že Coriolisova síla ovlivňuje pohyb hmotných částic v rotujícím prostoru, potvrdil pokus Sternův. V něm částice pohybující se radiálně od středu rotujícího prostoru vykázala vlivem Coriolisovy síly zakřivení dráhy od radiálního směru, orientované proti smyslu otáčení rotujícího prostoru [1].

Coriolisova síla Fc je silou setrvačnou, která se projevuje v soustavě otáčející se úhlovou rychlostí ω(s-1) tehdy, jestliže se částice o hmotnosti m (kg) pohybuje relativní rychlostí w (m.s-1), ve směru odlišném od osy otáčení rotujícího prostoru. Pohybuje-li se hmotný bod v otáčivé soustavě ve směru rovnoběžném s osou rotace soustavy, resp. je-li vektor relativní rychlosti w rovnoběžný s osou rotace (rychlost w se promítá do roviny x - y kolmé k ose rotace jako bod, takže wxy = 0), pak je Coriolisova síla nulová.

Coriolisova síla je dána zrychlením hmotné částice ac = 2.ω . wxy (m.s-2), kde relativní rychlost wxy ≠ 0 je, jak výše uvedeno, průmětem vektoru lokální relativní rychlosti w do roviny x - y. Vektor Coriolisovy síly je v rovině x - y orientován podle vektoru zrychlení ac, kolmého na vektor rychlosti wxy, ale s opačným smyslem [1]:
[bulletin/2010-05/bulletin-5b.png]

Je zřejmé, že pohyb částic kapaliny protékajících oběžnými koly hydrodynamických strojů bude v různé míře, dané typem stroje, ovlivňován i působením Coriolisovy síly.

2. Coriolisova síla v oběžných kolech hydrodynamických strojů

Orientaci vektorů Fc ,  , wxy podle (1) u oběžných kol pro různé typy hydrodynamických strojů uvádí obr.3. [bulletin/2010-05/bulletin-6.png] Obr.3 Schéma orientace vektorů Fc, ω , wxy v rotačním prostoru oběžných kol hydrodynamických strojů; a - odstředivé čerpadlo, b - dostředivá turbína, c - odstředivé čerpadlo v turbínovém provozu (dostředivý průtok), d - odstředivá turbína, cu - obvodová složka absolutní rychlosti kapaliny c, 1 a 2 - počáteční, popř. koncový bod relativní proudnice v oběžném kole U odstředivého čerpadla (případ ad a) působí síla Fc proti smyslu otáčení oběžného kola, čímž zvyšuje moment, kterým působí kapalina na oběžné lopatky. Důsledkem je nutnost zvýšení hnacího momentu a příkonu na hřídeli čerpadla. U dostředivé turbíny (případ ad b) síla Fc působí ve smyslu rotace oběžného kola a zvyšuje účinek kapaliny na oběžné lopatky, což přispívá ke zvýšení výkonu turbíny. Obdobně je tomu i u případu ad c, který odpovídá dostředivé turbíně s opačným smyslem úhlové rychlosti ω vůči případu ad b. Případy ad a a ad c odpovídají reverzibilním čerpadlovým turbínám, kdy smysl síly Fc se nemění, protože současná změna smyslu vektorů ω a wxy nemá podle (1) vliv na změnu smyslu síly Fc. Případ ad d odpovídá poměrům u odstředivé turbíny Fourneironovy, kdy síla Fc je orientována proti smyslu otáčení oběžného kola, což způsobuje snížení výkonu turbíny.

Relativní rychlost kapaliny w mívá vzhledem k úhlové rychlosti oběžného kola 7 ω obecnou polohu se složkami do souřadných os x, y, z = ω. Tento případ je pro směr průtoku kapaliny od osy rotace ω vyznačen v obr.4.

[bulletin/2010-05/bulletin-7.png]
Obr.4 Axonometrické zobrazení složek rychlosti w v obecné poloze v prostoru otáčejícím se úhlovou rychlostí ω kolem osy kolmé na rovinu x - y ;
Fc - Coriolisova síla kolmá na složku relativní rychlosti wxy

Složky relativní rychlosti kapaliny w v obr.3, resp. její průměty do navzájem kolmých rovin, jsou charakteristické pro určitý typ oběžných kol hydrodynamických strojů následovně (viz obr.5).

  • a) Nárysná rovina x - y, rychlost wxy, typ oběžného kola radiální (ψ = 90°).
  • b) Půdorysná rovina x - ω, rychlost w, typ oběžného kola axiální (ψ = 0°, φ = 0°).
  • c) Bokorysná rovina y - ω, rychlost w, typ oběžného kola diagonální (0° < ψ < 90°).
Podle předchozího výkladu působí Coriolisova síla Fc pouze v rovině x - y kolmé k vektoru ω , tj. kolmé k ose rotace. U radiálních oběžných kol je tato síla v rovině x -y orientována obecně. U axiálních oběžných kol je průmět vektoru relativní rychlosti w do roviny ω - y nulový, takže wxy = wx a síla Fc má směr na wx kolmý a působí radiálně. To znamená, že v rotujícím prostoru působí síla Fc na oběžné lopatky v případě radiálních oběžných kol (ω = 90°) k ose rotace momentem, zatímco u axiálních oběžných kol je tento moment nulový, poněvadž síla Fc směřuje do středu otáčení (směr vektoru Fc prochází osou rotace). U diagonálních oběžných kol je moment síly Fc menší než u kol radiálních.

[bulletin/2010-05/bulletin-8.png]
Obr.5 Složky relativní rychlosti kapaliny w v mezilopatkovém prostoru axiálního (A), diagonálního (D) a radiálního (R) oběžného kola čerpadla v rovině a - nárysné, b - půdorysné, c - bokorysné;
φ , β , ψ - úhly charakterizující směr složek rychlosti w v rovinách a, b, c

Setrvačné účinky kapaliny v prostoru mezi dvěma sousedními oběžnými lopatkami se pomocí klasické hydromechaniky modelují představou lokálního víru [2], [3], [4]. Rotace tohoto víru je orientována proti smyslu úhlové rychlosti oběžného kola ω. V souladu s obr.3 bude Coriolisova síla Fc v čerpadlovém provozu působit na tlakové straně oběžných lopatek ve smyslu cirkulace lokálního víru a její radiální složka Fcr bude orientována proti směru průtoku kapaliny oběžným kolem (obr.6 nahoře). V turbínovém provozu téhož kola (v obr.6 dole) bude síla Fc působit rovněž na tlakové straně oběžných lopatek, ale proti smyslu cirkulace lokálního víru, přičemž složka Fcr působí tentokrát ve smyslu průtoku kapaliny oběžným kolem. Z obr.6 je zřejmé, že tlakové strany oběžných lopatek radiálního reverzibilního stroje se při čerpadlovém a turbínovém provozu ztotožňují. Doplňme, že v případech vyznačených v obr.3 a) a c), mají lopatky oběžného kola totožné prohnutí, zatímco případy a) a b) mají prohnutí lopatek opačná.

[bulletin/2010-05/bulletin-9.png]
Obr.6 Souvislost Coriolisovy síly Fc a proudnic lokálního víru kapaliny v prostoru mezi sousedními lopatkami u radiálních reverzibilních oběžných kol; čerpadlový provoz - nahoře, turbínový provoz - dole, (tlaková strana lopatek označena +)
Fcr , Fct – radiální a tečná složka Coriolisovy síly na poloměru r

Jak shora zmíněno, Coriolisova síla Fc složkou tečnou Fct zvyšuje moment, jímž působí kapalina na oběžné lopatky jak v čerpadlovém, tak turbínovém provozu. Složka Fcr v čerpadlovém provozu průtok kapaliny snižuje a v turbínovém průtok zvyšuje. V turbínovém provozu reverzibilního radiálního stroje, popř. dostředivé turbíny, síla Fc přispívá k zvýšení užitečného výkonu stroje, u provozu čerpadlového je účinek síly Fc opačný a je proto nutné zvýšit příkon.

U reverzibilních axiálních typů hydrodynamických strojů (obr.7) směřuje Coriolisova síla radiálně proti síle odstředivé a na oběžné lopatky nepůsobí momentem. Ve směru radiálním však síla Fc ovlivňuje poměry v mezní vrstvě kapaliny na funkčních plochách oběžných lopatek [2].

Rychlostní poměry v oběžných kolech hydrodynamických strojů vystihují rychlostní trojúhelníky, u nichž základnou je unášivá (obvodová) rychlost oběžného kola u (m.s-1). Na koncové body vektoru obvodové rychlosti navazují směry vektorů rychlosti absolutní c a rychlosti relativní w (obr.8). V průsečíku směrů obou uvedených rychlostí A se uzavírá trojúhelník vektorového součtu rychlostí c = w + u. Pravoúhlé souřadnice bodu A jsou (vzhledem ke směru obvodové rychlosti) mírou hlavních parametrů hydrodynamického stroje, tj. průtoku Q (m3.s-1) a měrné energie Y (J.kg-1). V obr.8 je kvalitativně plnými čarami znázorněn případ bez vlivu Coriolisovy síly a čárkovaně s jejím působením.

[bulletin/2010-05/bulletin-10.png]
Obr.7. Orientace proudnic lokálního víru kapaliny a Coriolisovy síly Fc u reverzibilních axiálních oběžných kol;
čerpadlový provoz - nahoře, turbínový provoz - dole

Podle obr.6 u odstředivého čerpadla tečná složka Coriolisovy síly Fct zvětšuje na výstupu z oběžného kola ohyb proudnice kapaliny (viz též obr.2 nahoře), čímž dochází i ke zvýšení relativní rychlosti kapaliny a zmenšení úhlu β2 v obr.8 nahoře. Radiální složka Coriolisovy síly Fcr působí proti směru průtoku kapaliny a snižuje meridiální rychlost cm2. Vrchol trojúhelníku rychlostí se posouvá z bodu A do bodu A', čímž dochází k snížení obvodové (hybné) složky cu2 absolutní rychlosti c2, tedy i měrné energie čerpadla Y. Působení Coriolisovy síly se tedy projeví zmenšením úhlu relativní rychlosti β2 a zvětšením úhlu absolutní rychlosti α2.

U oběžných kol s dostředivým průtokem (turbínový provoz) je účinek tečné složky Coriolisovy síly Fct na výstupu kapaliny z oběžného kola opačný než na výstupu z oběžného kola čerpadla, tj. α2 roste, β2 klesá, cu2 vzrůstá (viz obr.8 dole).

[bulletin/2010-05/bulletin-11.png]
Obr.8 Trojúhelník rychlostí na výstupu kapaliny z oběžného kola odstředivého čerpadla (nahoře) a dostředivé turbíny (dole);
Q - průtok, Y - měrná energie

Posun bodu A do polohy A' vlivem síly Fct v obr.8 je ve shodě s poznatky z teorie odstředivých čerpadel o nesouhlasu směru relativní rychlosti w2 s výstupním úhlem oběžných lopatek. Tento nesouhlas překlenuje např. Pfleidererův faktor snížení výkonu čerpadla, zohledňující vliv prostornosti kanálů oběžného kola [2]. Lze očekávat, že větší vliv bude mít síla Fct v mezilopatkovém prostoru oběžných kol čerpadel (difuzor) než u turbín (konfuzor). V případech, že není vstup kapaliny do prostoru oběžných lopatek bezrázový, mění se relativní rychlost kapaliny v oblasti vstupní hrany a tím i místní Coriolisova síla.

Obvodovou rychlost oběžného kola o průměru D(m) lze vyjádřit z hlediska pozorovatele nacházejícího se mimo oběžné kolo (v absolutním prostoru) ve tvaru u = π.D.n (kde n (s-1) je frekvence otáčení pozorovaná mimo oběžné kolo) nebo z hlediska pozorovatele umístěného v prostoru oběžného kola ve tvaru u = 0,5.D.ω (kde D(m) je příslušný průměr oběžného kola a ω (s-1) úhlová rychlost rotujícího jednotkového radiusvektoru umístěného v relativním prostoru). Pozorovateli umístěnému mimo rotor stroje se jeví frekvence otáčení jako počet otáček rotoru za sekundu, zatímco pozorovatel, pohybující se s rotorem, má vůči ose rotace úhlovou rychlost ω. Obě veličiny jsou převoditelné vztahem ω = 2π.n (s-1), kde konstanta 2π odpovídá dráze jednotkového radiusvektoru za jednu otáčku rotoru. Vektor ω leží na ose otáčení rotoru.

K zobecnění hydrodynamických poměrů v absolutním prostoru lze využít Strouhalovo kritérium hydrodynamické podobnosti, definované pro podobnost rychlostních trojúhelníků ve tvaru Sh = c / u = konst. K zobecnění poměrů v prostoru proudění kapalin oběžných kol hydrodynamických strojů by se mohlo uplatnit kritérium Rossbyho, definované k hodnotám směrodatným pro relativní proudění kapaliny v oběžném kole takto:

[bulletin/2010-05/bulletin-12.png]
kde l (m) je délka relativní dráhy částice kapaliny v oběžném kole.

Jak výše uvedeno, hodnotami ω a w je definována Coriolisova síla, viz vztah (1), takže Rossbyho kritérium se nabízí k obecnému posouzení účinku Coriolisovy síly v relativním proudovém poli kapaliny v oběžných kolech hydrodynamických strojů. Délka relativní dráhy částice kapaliny l, pohybující se rychlostí w, se podílí na Coriolisově síle jak velikostí a zakřivením (deviací), tak orientací vůči ose otáčení ω (viz obr.5).

Poznamenejme, že Rossbyho kritérium zohledňuje setrvačné síly konvektivního zrychlení kapaliny. Tyto síly jsou významné pro proudění kapaliny v prostoru mezi rotujícími oběžnými lopatkami. Strouhalovo kritérium zahrnuje setrvačné účinky lokálního zrychlení kapaliny, které se uplatňují v prostoru mimo oběžné kolo, kde jsou tyto účinky periodicky ovlivňovány interakcí lopatek rotoru a statoru hydrodynamického stroje.

Použitá literatura
[1] Horák, Z., Kupka, F.: Fyzika. SNTL/Alfa, Praha, 1976
[2] Pfleiderer, C., Petermann, H.: Strömungsmaschinen, 4. Aufl., Springer Verlag, Berlin - Heidelberg - New York, 1972
[3] Schulz, H.: Die Pumpen. Springer Verlag, Berlin - Heidelberg - New York, 1977
[4] Hanus, D.: Oběžné kolo odstředivého kompresoru s dělenou lopatkou. Sborník semináře A.S.I. Vnitřní aerodynamika lopatkových strojů. Praha, 1998
[5] Melichar, J., Bláha, J.: Problematika soudobé čerpací techniky - Vybrané partie. Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2007.

Coriolisovo zrychlení a jeho využívání v odstředivých turbokompresorech.

Článek byl autorem publikován při příležitosti 125. výročí narozenin dr. Aureola Stodoly na Strojnické fakultě Slovenské vysoké školy technické v Bratislavě 11.5.1984. Příspěvek na uvedeném semináři, Ing. Václava Daňka, CSc. s názvem „Teorém prof. Stodoly a turbokompresory.“

Turbokompresory pro přenos energie v rotujícím oběžném kole na protékající medium se vycházelo z rovnice Euterovy:
[bulletin/2010-05/bulletin-1.png]

Při známé geometrii lopatkové mříže oběžného kola je třeba určit směr výstupní rychlosti od směru tečny k výstupní hraně lopatky. Směr rychlosti souhlasí s tečnou lopatky k výstupní hraně pouze při nekonečném počtu lopatek oběžného kola. Při konečném počtu lopatek dochází k odklonu směru rychlosti v důsledku tzv. deviace. V době návrhu lopatkových strojů prof. A. Stodolou, byl při výpočtu strojů ponechán základ jednorozměrné teorie a vliv skutečného dvourozměrného proudění v mezilopatkovém kanále, způsobujícím deviační odklon, byl uvažován jako opravný součinitel na konečný počet lopatek. Prof. Stodola ve své teorii vlivu konečného počtu lopatek na hodnotu předané energie vycházel z druhého Helmholtzova zákona na proudění kapaliny bez tření. Tento zákon dokazuje, že stupeň intenzity víru se u kapalin bez tření nemění s časem a je tedy konstantní podél celého průtoku kanálem oběžného kola a pro zjednodušení jej uvažujeme jako válcový vír na výstupu z oběžného kola mezi dvěma sousedními lopatkami, jak je zřejmé z obr. 1.

Dostáváme tak výraz bezrozměrného příkonového součinitele
[bulletin/2010-05/bulletin-2.png]
Kde x je příkonový součinitel při nulovém množství.

Vliv konečného počtu lopatek na předanou energii pro jednotlivé geometrie lopatek oběžných kol různých strojů byl řešen autory, např. prof. Eckem, Pfleidererem i Busemanem. Busemanovo teorie, která v ČKD byla též užívána, je exaktní teorie potenciálního proudění v radiálním oběžném kole odstředivého kompresoru. Busemannovi se podařilo pomocí konformního zobrazení převést analytické výsledky získané z obtékání přímé rovnoběžné lopatkové mříže na mříž kruhovou s lopatkami ve tvaru logaritmické spirály.

Ve skutečnosti je vlivem prostorového proudění stlačitelnosti viskozity a turbulence problém stanovení směru rychlosti na výstupu z oběžného kola daleko složitější, a proto byla snaha, ověřit si, jak vypadá skutečná závislost příkonového součinitele pro oběžná kola, která experimentálně ověřiv al prof. Ing. Ladislav Miškovský, žák profesora Dr. Aureola Stodoly na ČVUT v Praze, v letech 1950 až 1953. Jako ukázka analýzy naměřených charakteristik z hlediska průběhu příkonového součinitele σ2 v závislosti na průtokovém součiniteli φ2 pro počty lopatek z ´12, 18 a 24 měřených s lopatkovým a bezlopatkovým difuzorem, jsou na dalším obr. 2. Do naměřených výsledků jsou promítnuty i obě výše uvedené teorie. Podrobné parametry prováděných měření jsou v textu obrázku.

V letech 1955 – 65 byl prováděn v ČKD systematický experimentální výzkum různých typůů radiálních stupňů se zjišťováním vlivů různých konstrukčních úprav na tvar charakteristiky. Dále byl sledováni vliv Machova čísla. Na dalším obrázku č. 3 je ukázka závislosti příkonového součinitele a účinnosti na průtokovém součiniteli pro stupně s různou poměrnou šířkou. Výzkum byl prováděn při různých obvodových rychlostech, tj. byl zjišťován vliv Machova čísla i vliv záměnou stlačovaného plynu. Základní, tzv. srovnávací, Machovo číslo je 0,9 dané poměrem obvodové rychlosti a zvukové rychlosti stlačovaného media na vstupu.

Z obrázku je zřejmé, že příkonový součinitel u užších kol je vyšší vlivem tření, které působí proti víru podle „Stodolova teoremu“.

S využitím výsledků tohoto systematického výzkumu byly navrženy nejrozmanitější stroje, stlačující nejrůznější plyny i jejich směsi.

Nový studijní program na VUT v Brně

Studijní program „Rizikové inženýrství“ na VUT v Brně je zahajován příštího školního roku v říjnu 2010. VUT tak reaguje na aktuální potřebu odborníků s touto specializací. Program zahrnuje 6 studijních oborů zaměřených na řízení rizik stavebních konstrukcí, strojních zařízení, chemických technologií, elektrotechnických zařízení, informačních systémů a firemních rizik, které zajišťují jednotlivé fakulty VUT v Brně a organizačně zastřešuje Ústav soudního inženýrství VUT (www.usi.vutbr.cz). Jedná se navazující dvouleté magisterské studium, které vychází ze systémového pojetí rizikového inženýrství. Studenti se naučí využívat pokročilých metod analýz rizik, včetně modelování a simulace rizik.

Fakulta strojního inženýrství garantuje v tomto studijním programu obor: Řízení rizik strojních zařízeni, ve kterém se studenti seznámí s mezinárodními normami as směrnicí EU pro posuzování rizik bezpečnosti strojních zařízení.

Představila se nejmladší generace odborníků na robotiku

Českomoravská společnost pro automatizaci, která se zabývá i robotickými systémy, využila oslav 20. výročí založení ČSVTS, aby představila nejmladší generaci, kteří se zabývají sestavování mobilních a jiných robotických systémů. Přivedla do vstupní haly budovy ČSVTS ve středu 17.3.2010 odpoledne vítěze letošní soutěže robotických systémů pro základní a střední školy. Tito žáci se věnují tomuto koníčku v rámci mimoškolní činnosti. Postupně byly divákům předvedeny různé typy mobilních robotů, jak kolových, pásových tak kráčejících, a několik modelů manipulátorů. Samozřejmě, jak se u tak náročních systémů stává, několikrát došlo při předvádění k problematickým situacím. Pro diváky bylo zajímavé pozorovat, s jakou pohotovostí využili svých znalostí autoři předváděných robot, aby problémy okomžitě vyřešili tak, aby předvádění robota mohlo být s úspěchem dokončeno.

V rámci ukázek byly předvedeny jak robotické systémy, u kterých bylo využito různých robotických stavebnic, které jsou už i na našem trhu k dispozici, tak systémy, které autoři sami navrhli a vyrobili.

Více informaci může zájemce získat na stránkách ČMSA nebo na stránkách soutěže „Kyber Robot“ na Technické univerzitě v Liberci, popřípadě na stránkách sponzora této soutěže, firmy Megarobot, jejíž stavebnice někteří soutěžící využívají při konstrukci svých robotů. Následující foto uvádí robotický systém žáků Střední průmyslové školy elektrotechnické v Brně, který představoval nejsložitější předváděný robotický systém.

Na ČVUT v Praze bylo otevřeno nové „Inovační centrum diagnostiky a aplikace materiálů“

Informaci podává Prof. ing.Františka Pešlová, PhD, vedoucí Ústavu materiálového inženýrství, Karlovo nám.13, Praha Dne 21. dubna 2010 v 10.00 hodin bylo slavnostně otevřeno nové „Inovační centrum diagnostiky a aplikace materiálů“ na Fakultě strojní Českého vysokého učení technického v Praze (ICDAM). Toto centrum se nachází na Ústavu materiálového inženýrství na Karlově náměstí 13

„Centrum disponuje poloprovozními technologiemi nanášení nanopovlaků na kovové, keramické a polymerní materiály. Struktura nanovrstev a její uspořádání zvyšuje mechanické a fyzikální vlastnosti povlakovaných součástí. Touto technologií se zvyšuje odolnost proti korozi a proti dalšímu opotřebení. Praktickými aplikacemi těchto technologií jsou bio-implantáty, součásti motorů, nástroje pro tváření, lití a obrábění. Dále lze nimi dosáhnout i dekorativní povlaky, což se využívá například u mobilních telefonů, nebo součástí užívaných v dopravě nebo běžné potřeby.

Pracoviště je vybaveno pro Evropu unikátním pilotním zařízením, které umožňuje vytvářet duplexní vrstvy cestou plasmové nitridace povlakovací metodou PVD a PECVD. Dále má k dispozici laboratoře s možností hodnocení ne jen mechanických vlastností materiálů, ale i nanostrukturních povlaků (např. field emission microscopy, tribologie, nanoindentace). Centrum se tak může stát partnerem výzkumných institucí, univerzit a státní správy pro výzkum, vývoj a zavádění inovací a vzdělávání v oblasti materiálového inženýrství. Dává možnost vědecké výchovy mladých vědců a to ne jen z ČR, ale i zahraničí, čím se otvírá spolupráci se zahraničím.

Toto inovační centrum bylo založeno v souladu se Strategickým plánem hl. m. Prahy a Národním rozvojovým plánem ČR.Vznik Inovačního centra diagnostiky a aplikace materiálů na ČVUT v Praze byl umožněn díky „Operačnímu programu Praha – Konkurenceschopnost“ a spolufinancování Fakultou strojní ČVUT v Praze.

Příklad povlakování nástrojové oceli.
Povlak – materiál nanesený na jiném materiálu, zvaném substrát, základní či podkladový materiál, který se od tohoto podkladového materiálu liší ve fyzikálních a mechanických vlastnostech (modul pružnosti, délková a tepelná roztažnost, tvrdost, struktura, včetně krystalografické stavby a orientace krystalové mřížky), přičemž existuje ostré rozhraní mezi povlakem a substrátem. Ostré rozhraní má tloušťku pouze několik mřížkových parametrů (jednotka délky, která vyjadřuje vzdálenost, na které se opakuje základní krystalický motiv mřížky materiálu – cca 0,1 nanometru). [bulletin/2010-05/bulletin-3.png] Vrstva – modifikovaná část povrchu základního materiálu, která se zpravidla vyznačuje pozvolným difúzním přechodem (koncentrační gradient - neexistuje ostré rozhraní). Zatímco povlak se získává různými metodami depozice z plynné fáze, popř. elektrochemicky, pro vytváření vrstev jsou typické metody chemicko-tepelného zpracování, jako jsou cementace, nitrocementace, nitridace, sulfonitridace, boridování, apod.

Ředitelem „Inovačního centra diagnostiky a aplikace materiálů“ byl od 1.5.2010 jmenován Ing. Jan Rybníček, PhD.
Další informace naleznete na oficiální stránkách centra.

Činnost klubu A.S.I. Brno v roce 2009

V roce 2009 činnost brněnského klubu A.S.I. spíše stagnovala, což bylo i jistým odrazem celospolečenských dopadů hospodářské krize. Počet členů ke konci roku byl 62 a v průběhu roku se nepodařilo oproti plánům získat žádného nového člena.

Mezi kladné výsledky lze započíst především vydání 46. čísla Bulletinu A.S.I., které bylo brněnským klubem zajištěno po všech stránkám. S jistým zpožděním se podařilo vydat i vzpomínkovou publikaci Šedesát let kybernetiky, jako výsledek stejnojmenného semináře, konaného při příležitosti tohoto výročí. Obě zmíněné akce byly ale financovány z rezerv klubu a podepsaly se na výsledném schodku celoročního hospodaření. V kladné bilanci je možno zmínit i podíl na spolupráci při organizaci dalších drobnějších akcí, úspěšně zvládnutá korespondenční volba výboru o které již byla informace v minulých číslech Bulletinu. Za přínos zejména pro budoucí činnost pak považujeme investici do zakoupení nové webové domény a obnovy aktuálnější podoby stránek na adrese www.asibrno.cz.

Vedle toho, že se nepodařilo získat nové členy, nepodařilo se ani zorganizovat dříve tradiční exkurzi. Deficit roční bilance hospodaření klubu A.S.I. Brno dosáhl částky ve výši 54.383,87 Kč.

Pro začínající rok 2010 máme v plánu opět spoluúčast na různých odborných akcích, bude-li požadavek, jsme připraveni opět garantovat jedno z podzimních čísel Bulletinu. V úzké součinnosti s ústředím A.S.I. zorganizujeme zájezd na veletrh VIENNA TEC 2010 v říjnu 2010 a v případě příznivých okolností bychom rádi navázali na tradice i další odbornou exkurzí. V popředí zájmu zůstává i propagace činnosti A.S.I. a získávání nových členů, především z řad mladých doktorandů, a rovněž o letošní vyrovnanější finanční bilanci oproti loňskému propadu.

Za výbor klubu A.S.I. Brno ing. František Vdoleček a doc. ing. Branislav Lacko

Profesor Cyril Höschl a jeho eseje o mechanice

Na jaře roku 2009 vyšla publikace Eseje o mechanice sepsaná profesorem Cyrilem Höschlem. Z prostředků fakulty strojní ji vydala Technická univerzita v Liberci.

S erudicí a nadhledem napsaných třicet čtyři esejů na 266 stránkách, je věnováno vědeckým osobnostem, historii mechaniky a matematiky, mechanickým paradoxonům, chytákům, mechanickým hříčkám, vysvětlením neočekávaných dějů, … S většinou těchto esejů se mohli již dříve setkat čtenáři Bulletinu České (dříve Československé) společnosti pro mechaniku.

Profesor Höschl sám publikaci charakterizuje následovně. Není to učebnice a není to ani žádné vědecké pojednání. Je to spíše doplněk učebnic. Autor doufá, že ve čtenáři … probudí touhu po dalším vzdělávání …

Historicky zaměřené eseje jsou věnovány otcům zakladatelům. Osobnostem známým jako je Isaac Newton, Jean Claudie Barré de Saint-Venant, Theodore von Kármán, Albert Einstein, i známým méně, jako je např. baron Eötvös, či Emma Noetherová. Čtenář se dozví zajímavé životopisné detaily, podrobnosti o často klikatých cestách vedoucích k zákonům, principům a teoriím, které dnes běžně používáme, dočte se i jaký je odkaz těchto osobností dnešnímu světu.

Některé eseje jsou věnovány zamyšlení nad používanou terminologií v mechanice a nad jejím historickým vývojem. Autor ukazuje, jak je dnešní terminologie ovlivněna cizími jazyky, z nichž byla v minulosti přebírána. Též si všímá jazykových zlozvyků v našich současných publikacích a nabádá k terminologické kázni, k jednoznačnému vyjadřování, které jsou podmínkou k lepší čtivosti našich sdělení, i k odstranění nejasností a zmatení jazyků.

V jiných esejích se autor zamýšlí nad pojmy, které běžně při vyjadřování používáme, jako např. princip, věta, zákon, teorie, hypotéza , princip, axiom, pravidlo či schéma, a i když hranice mezi některými z uvedených pojmů jsou vágní, snaží se jednotlivé pojmy definovat a rozlišit. Pozornost též věnuje definitoricky obtížným pojmům jako je rovnováha či síla.

Část esejů je věnována vzpomínkám na řešení obtížných inženýrských úloh z praxe – např. lámání zubů v převodovce tanku T34 či opakujícím se poruchám šroubů v přírubovém spoji ložiskového čepu s tělesem kolenové vodní turbiny v hydrocentrále v Praze na Štvanici. Jsou to malé detektivní historie popisující, jak je někdy obtížné přijít věcem na kloub. Profesor Höschl – aniž to explicitně vyjadřuje – ukazuje jak důkladná znalost matematiky, mechaniky kontinua, experimentálních a vyhodnocovacích metod, tak i inženýrská intuice vedou k vyřešení technického problému.

V publikaci je i působivý esej, v němž se autor zamýšlí nad českými vysokými školami ve dvacátém století. Jde o široce pojatý pohled na školství od Rakouska Uherska, přes první republiku, protektorát až po komunizmus s jeho devastujícími vlivy vedoucími k rozpadu morálních hodnot. Samozřejmě je zmíněn i vývoj po sametové revoluci, a to i s jeho klady a zápory. V závěru tohoto eseje je zamyšlení nad budoucností našeho školství a vědy a nad kroky, které by mohly vést k zlepšení stavu současného.

Poslední esej této publikace je věnován vzpomínce na jednoho z Höschlých vysokoškolských učitelů na profesora Jaroslava Hýbla. Jde o dojímavé osobní vyznání, v němž charakteristika profesora Hýbla jako odborníka, osobnosti a velkého člověka profesoru Höschlovi umožňuje zdůraznit a ocenit ty lidské vlastnosti a postoje, kterých si nanejvýše cení on sám.

Pro publikované eseje je charakteristická snaha autora přijít věcem na kloub a podělit se o to se čtenářem. Lehký čtivý styl, s nímž jsou tyto příspěvky psány, není nikdy na úkor matematické korektnosti výkladu.

Profesor Höschl umí skloubit inženýrský pohled na zkoumané téma s rigorózním matematickým přístupem. Na svých postupech čtenáři ukazuje, že inženýrská intuice a zdravý selský rozum jsou nutným předpokladem k úspěšnému řešení úlohy. Ne však postačujícím, jak je vidět na řešení složitých nelineárních a časově závislých úlohách, kde získané výsledky jsou často v rozporu s intuitivními očekáváními.

Zmíněná lehkost, s jakou autor výklad podává, může nepozorného čtenáře ukolébat v domnění, že předkládaná témata jsou průzračná a snadno pochopitelná. Není tomu tak. Pokud si čtenář vezme ke čtení tužku a papír a snaží se podrobně sledovat všechny kroky, nutné při přechodu od jedné rovnice k druhé, uvědomí si, že k podrobnému odvození je třeba mnoha kroků založených na dobře zvládnutém vědním základu v našem oboru a v neposlední řadě na zdravém rozumu.

Je to inspirující četba.

Údaje o publikaci.
Cyril Höschl: Eseje o mechanice, 272 stran.
K tisku připravilo Nakladatelství Bor.
Technická univerzita v Liberci, Studentská 2, 461 17 Liberec 1.
ISBN 978-80-7372-455-9.

Profesor Höschl se narodil se roku 1925 a v roce 2010 se dožívá pětaosmdesáti let. Svou životní dráhu zahájil jako asistent profesora Jaroslava Hýbla v Ústavu vodních strojů a strojního chlazení na Vysoké škole strojního a elektrotechnického inženýrství ČVUT v Praze. Začátkem padesátých let nastoupil do libeňského závodu ČKD. Poté přešel na tehdejší Vysokou školu strojní v Liberci, kde byl jmenován a ustanoven docentem pro obor pružnosti a pevnosti. Později se stal profesorem a po dvě období zastával akademické funkce – nejprve prorektora pro vědu a výzkum a pak děkana strojní fakulty. Pro podporu reformního hnutí za Pražského jara byl nucen školství opustit – útočiště pak našel v Ústavu termomechaniky Československé akademie věd. Zákaz pedagogického působení se mu podařilo obejít tím, že nalezl podporu v pražském Domě techniky Československé vědeckotechnické společnosti, který pod jeho vedením uspořádal 22 celostátních seminářů, k nimž Höschl vydal stejný počet skript.

Publikační činnost profesora Höschla je mimořádně rozsáhlá. Je autorem desítek článků v renomovaných odborných časopisech, učebních textů a vysokoškolských učebnic. Oborově jeho příspěvky pokrývají klasickou mechaniku tuhých a poddajných těles v širokém záběru od řešení složitých netradičních inženýrských úloh až po vytváření a testování nelineárních materiálových modelů.

Doktorskou disertační práci mohl obhájit až roku 1990 po změně režimu. V téže době byl zvolen předsedou vědecké rady ústavu. Stal se též externím členem vědecké rady strojní fakulty Vysokej školy technickej v Košiciach a po rozpadu státu jejím čestným členem. Prof. Höschl byl po mnoho let členem redakční rady časopisu Strojírenství, a to až do jeho zániku. Je dodnes členem redakční rady slovenského Strojníckého časopisu. V letech 1959-1969 vypracovával pravidelné recense pro časopis Applied Mechanics Reviews. Jeho publikační činnost dokumentuje více než 130 článků ve sbornících a odborných časopisech (tuzemských i zahraničních), jedna celostátní učebnice (další učebnici přeložil z němčiny) a několik monografií, jichž je autorem nebo spoluautorem.

Byl vyznamenán zlatou plaketou Františka Křižíka ČSAV, zlatou plaketou Vysokej školy technickej v Košiciach, Čestnou plaketou Československé společnosti pro mechaniku a Pamětní plaketou strojní fakulty Technické univerzity v Liberci. Höschl patří k zakládajícím členům Československé. společnosti pro mechaniku, Československé. společnosti pro nauku o kovech a Asociace strojních inženýrů.

Nedávno se profesor Höschl stal čestným členem České společnosti pro mechaniku. V současné době je zaměstnán na malý úvazek jako emeritní profesor v Ústavu termomechaniky Akademie věd České republiky.