Katedra Geoinżynierii i Gospodarki Wodnej ul.Warszawska 24  31-155 Kraków  +48 12 628 2810 sekretariat@iigw.pk.edu.pl

-

-

KATEDRA GEOINŻYNIERII I GOSPODARKI WODNEJ

Politechnika Krakowska

 

LABORATORIUM HYDRAULICZNE


Katedra Geoinżynierii i Gospodarki Wodnej

 

Opiekun pracowni / kontakt:

dr inż. Andrzej Mączałowski

e-mail: Andrzej.Maczalowski@pk.edu.pl
+48 12 628 2188

WIŚiE p.231

 

DYDAKTYCZNE LABORATORIUM HYDRAULICZNO - HYDROLOGICZNE

ZREALIZOWANE W RAMACH

Projektu p.t. „Rozbudowa i modernizacja dydaktycznego laboratorium hydrauliczno – hydrologicznego Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Krakowskiej”

 Projekt sfinansowany ze środków Małopolskiego Regionalnego Programu Operacyjnego na lata 2007-13, w ramach konkursu 14/2008/1.1A

Realizacja w okresie: styczeń 2009 – czerwiec 2012


 

Stacjonarna część hydrauliczna została zlokalizowana w pomieszczeniu nr 0-13 w budynku nr 10-19 Politechniki Krakowskiej (główny budynek Wydziału Inżynierii Środowiska). Jest to pomieszczenie o powierzchni 155 m2, które zostało wyremontowane i przystosowane do rozmieszczenia w nim 10 nowoczesnych stanowisk dydaktycznych, w tym trzy wyposażone podwójnie

Nr stanowiska

Foto (arch Andrzej Mączałowski)

Opis stanowiska pomiarowego

STACJONARNA CZĘŚĆ LABORATORIUM HYDRAULICZNEGO

1

 

1. Koryto hydrauliczne

 

Koryto hydrauliczne służy prezentacji i pomiarom z zakresu przepływu o swobodnej powierzchni w pełnym zakresie od 0 do 150 m3/h. Dzięki bogatemu zestawowi urządzeń dodatkowych możliwe jest, obok analizy naturalnego przepływu prowadzenie eksperymentów dla większości stosowanych w praktyce urządzeń hydrotechnicznych. 

 

Specyfikacja techniczna:

  • Koryto hydrauliczne HM 163  firmy GUNT, o wymiarach: długość L= 8750 mm, szerokość B= 1000 mm, wysokość H= 1900 mm, składa się z:

  • Ruchomej (ruch w pionie) sekcji roboczej o długości 5.0 m z możliwością wydłużenia jej o kolejne moduły  do 12.5 m, której przekrój poprzeczny ma wymiary 400 mm x 500 mm (szerokość x wysokość). Regulacja kąta nachylenia koryta w pionie od -1/200 do +1/40;

  • pompy o wydatku Q = 150 m3/h i wysokości ciśnienia H = 7.5 m z możliwością zadawania wartości natężenia przepływu w pełnym zakresie tzn. od 0 do 150 m3/h

  • 2 zbiorników na wodę o pojemności 1100 litrów każdy

  • Dodatkowe charakterystyki: (1) zasilanie 3-fazowe, (2) możliwość łatwego i szybkiego montowania urządzeń dodatkowych, (3) kształt wlotu umożliwia uzyskanie jednorodnego strumienia, (4) konstrukcja i sposób zasilania umożliwia wykorzystanie zamkniętego obiegu wody w czasie eksperymentów.

 Akcesoria specjalistyczne do koryta hydraulicznego

  • zestaw przelewów o ostrej krawędzi z przystawką montażową (prostokątny, trójkątny, trapezowy i prostokątny z obustronnym dławieniem) - typ HM 163.30 firmy GUNT

  • przelewy o szerokiej koronie (o ostrych i zaokrąglonych krawędziach) - typ HM 163.31 firmy GUNT

  • bystrze - typ HM 163.32 firmy GUNT

  • próg z otworami do pomiaru ciśnienia hydrostatycznego - typ HM 163.33 firmy GUNT

  • przelew o kształtach praktycznych z 8 punktami pomiaru ciśnienia hydrostatycznego - typ HM 163.34 firmy GUNT

  • 4 rodzaje bloków do rozpraszania energii strumienia - typ HM 163.35 firmy GUNT

  • 4 rodzaje zakończeń bystrza - typ HM 163.37 firmy GUNT

  • zamknięcie segmentowe - typ HM 163.40 firmy GUNT

  • 3 rodzaje filarów - typ HM 163.46 firmy GUNT

  • płyta montażowa - typ HM 163.54 firmy GUNT

  • ruchoma platforma urządzeń pomiarowych - typ HM 163.59 firmy GUNT

  • wodowskaz szpilkowy - typ HM 163.52 firmy GUNT (skala od 0 do 555 mm z podziałką co 1 mm)

2

 

 

2. Parcie hydrostatyczne

 

Prezentowane poniżej urządzenie służy do pomiaru siły parcia hydrostatycznego działającego na powierzchnię płaską. Pojemnik mierniczy ma kształt ćwiartki pierścienia kołowego o przekroju prostokątnym i może być ustawiany pod różnymi kątami (od 00 do 90 0). Dołączony zestaw wycechowanych obciążników umożliwia uzyskanie równowagi dla różnych przypadków napełnienia i ustawienia pojemnika mierniczego.

 

Specyfikacja techniczna:

Parcie hydrostatyczne HM 150.05 firmy GUNT o wymiarach: długość L= 400mm, szerokość B= 500 mm, wysokość H= 360 mm, składa się z przezroczystego pojemnika mierniczego wraz z dźwignią umożliwiającą jego wyrównanie, podziałki napełnienia i kąta wychylenia oraz zestawu kalibrowanych obciążników. Podstawa urządzenia zapewnia możliwość ustawienia w poziomie.

3

3. Metacentrum

 

Zestaw obiektów pływających służących do wyznaczania położenia metacentrum, wysokości metacentrycznej i rodzaju równowagi. Zastosowanie obciążników przesuwnych w pionie i poziomie umożliwia uzyskanie różnych kątów wychylenia tych obiektów z położenia pływania.

 

Specyfikacja techniczna:

Metacentrum HM 150.06 i HM 150.39 firmy GUNT składa się z zestawu przeźroczystych obiektów pływających o różnych przekrojach poprzecznych:

  • prostokątnym długości L = 300 mm, szerokości B = 200 mm i wysokości całkowitej H = 430 mm (przy 120 mm wysokości burt)

  • pięciobocznym i półokręgu długości L = 310 mm, szerokości B = 200 mm i wysokości całkowitej H = 274 mm

  • Obiekty wyposażono w układ regulacji i pomiaru położenia środka ciężkości za pomocą ciężarków ruchomych:

  • w pionie (o masie 576 g dla obiektu o przekroju prostokątnym  i 550 g dla dwóch pozostałych)

  • w poziomie (o masie 194 g dla obiektu o przekroju prostokątnym  i 193 g dla dwóch pozostałych)

  • Całość zestawu uzupełnia plastykowy kontener na wodę o pojemności o długości L = 660mm, szerokości B = 450mm i wysokości H = 220 mm.

4

 

4. Równowaga względna

 

Przeźroczyste cylindryczne naczynie umożliwiające powstanie, obserwację i pomiar kształtu zwierciadła w czasie wirowania cieczy dookoła osi pionowej oraz pomiar wiru powstałego przy swobodnym wypływie przez otwór w dnie zbiornika. 

 

Specyfikacja techniczna:

Równowaga względna HM 150.31 firmy GUNT o długości L = 640 mm, szerokości B = 500 mm i wysokości H = 750 mm składa się z przeźroczystego cylindra o średnicy D = 500 mm i wysokości H =250 mm oraz zestawu wymiennych elementów z otworami o średnicach D = 8 mm, 12 mm, 16 mm i 24 mm). Urządzenie wyposażone jest w jednofazowy silnik elektryczny oraz regulator i wyświetlacz prędkości obrotowej cylindra pomiarowego. Urządzenie przystosowane jest do współpracy z bazą HM 150 firmy GUNT.

5

5. Doświadczenie Reynoldsa

 

Zestaw przezroczystych cylindrów umożliwia obserwację oraz wyznaczenie reżimu ruchu cieczy w cylindrze pomiarowym dla różnych wartości natężenia przepływu. 

 

Specyfikacja techniczna:

Doświadczenie Reynoldsa HM 150.35 firmy GUNT długości L = 1070 mm, szerokości B = 640 mm i wysokości H = 720 mm składa się z układu 2 cylindrów . Średnica wewnętrznego przewodu wynosi 16 mm, zaś jego długość wynosi 700 mm. Pojemność cylindra zasilającego wynosi 2.8 litra, pojemność zbiornika na barwnik 270 ml. Urządzenie przystosowane jest do współpracy z bazą HM 150 firmy GUNT zapewniającą zadawany zamknięty obieg wody w trakcie doświadczenia.

6

6. Rurociągi

 

Na pionowej tablicy zainstalowano układ rurociągów zbudowanych z różnych materiałów i średnic umożliwiający pomiar wysokości lokalnych strat energii mechanicznej oraz jej strat na długości (wykorzystując manometr różnicowy lub piezometry), wartości natężenia przepływu oraz temperatury.

 

 Specyfikacja techniczna:

Rurociągi HM 122 firmy GUNT długości L = 3260 mm, szerokości B = 790 mm i wysokości H = 1930 mm składają się z układ rurociągów zbudowanych z różnych materiałów (miedź, stal), różnych średnic (16 mm i 26 mm), zbiornika na wodę o pojemności 70 litrów oraz pompy zatapialnej o wydatku 13.5 m3/h. Proste odcinki pomiarowe rurociągu posiadają 2.5 m długości. W zainstalowanym układzie istniej możliwość pomiaru wysokości strat lokalnych dla wariantu zwężenia, poszerzenia, zmiany kierunku o 900 oraz jednego z trzech typów zaworów (montowanego wymiennie).

 

7

7. Uderzenie hydrauliczne

Urządzenie do obserwacji i pomiaru zjawiska uderzenia hydraulicznego w rurociągu z zamknięciem realizowanego przy szybkim zamknięciu zaworu wylotowego w sposób ręczny lub z wykorzystaniem elektrozaworu. 

 

Specyfikacja techniczna:

Uderzenie hydrauliczne  HM 156 firmy GUNT długości L = 4500 mm, szerokości B = 760 m i wysokości H = 2100 mm składa się z rury o długości około 3.0 m i średnicy 26 mm wyposażonej w piezometry, komory wyrównawczej o wysokości 825 mm i średnicy 50 mm oraz szybkozamykającego się zaworu (czas zamknięcia  20 – 30 ms). Przepływ wody zapewnia pompa o wydatku 230 l/min i wysokości ciśnienia 11m. Zestaw badawczy wyposażony jest w cyfrową aparaturę pomiarową oraz oprogramowanie.

8

8. Szczelinowiec

urządzenie do wizualizacji i pomiaru przepływu w ośrodku porowatym, symulowanym przepływem przez grunt lub wąską szczelinę.

 Specyfikacja techniczna:

Szczelinowiec HM 169 firmy Gunt o długości L = 1600 mm, szerokości B- 750 mm i wysokości H = 1780 mm składa się ze zbiornika o przeźroczystych ścianach, pompy wymuszającej przepływ wody w obiegu zamkniętym, dysz wprowadzających barwnik oraz 3 wkładek symulujących nasyp, ścianę oporową lub wykop pod fundament. Pomiar ciśnienia dokonuje się za pomocą układu 14 piezometrów o wysokości 600 mm.

9

9. Filtracja wody opadowej w zlewni

Urządzenie umożliwia symulację procesów występujących w zlewniach. Możliwość regulacji natężenia, czasu trwania oraz lokalizacji wypływu wody przez dysze pozwala odwzorować różne scenariusze opadów. Zainstalowane piezometry natomiast dostarczają informacji, o tym co dzieje się z wodą, która dotarła do powierzchni terenu, jak wygląda profil wód gruntowych i jakie jest opóźnienie między opadem a odpływem gruntowym. Dodatkowym atutem urządzenia jest możliwość regulacji spadku pozwalająca symulować różne warianty ukształtowania zlewni. 

 

Specyfikacja techniczna:

Filtracja  HM 145 firmy GUNT o długości l = 2350 mm, szerokości 1050 mm i wysokości H = 1750 mm składa się z podstawy o powierzchni 2 m2 i wysokości 0.2 m wykonanej ze stali nierdzewnej wypełnionej 0.3 m3 piasku. Nad podstawą zamontowano układ 8 zraszaczy. Pomiar ciśnienia wykonywany jest za pomocą układu 19 piezometrów. Układ umożliwia pomiar oraz regulację natężenia dopływu do zraszaczy oraz odpływu filtrującej wody, jak również regulację kąta nachylenia podstawy (-5 do 5 %) pozwalającej symulować wpływ nachylenia terenu na proces filtracji.

10

10. Ruch wód podziemnych

Urządzenie w postaci głębokiego pojemnika dzięki dodatkowym elementom z tworzywa sztucznego umożliwia odwzorowywać odwodnienie wykopów budowlanych, pracę zakładanych studzien, układ profilu zwierciadła wód gruntowych oraz wartość wymaganej depresji.

 

Specyfikacja techniczna:

Ruch wód podziemnych HM 167 firmy GUNT to urządzenie zbudowane na bazie kontenera o pojemności 250 litrów do wypełnienia żwirkiem, wyposażone w układ 19 piezometrów o wysokości 300 mm podłączonych w różnych miejscach kontenera wraz z metalowymi filtrami. Natężenie dopływu i odpływu regulowane jest oddzielnymi zaworami dla każdej ze studni. Całość zamontowana jest na kołach umożliwiających łatwe manewrowanie w laboratorium.

11

11. Baza

urządzenie stanowi bazę dla kilku doświadczeń zapewniające zamknięty obieg wody w czasie przeprowadzania eksperymentów.

 

Specyfikacja techniczna:

Baza HM 150 firmy GUNT o długości L = 1220 mm, szerokości B = 760 mm i wysokości H = 1100 mm to urządzenie wyposażone w zbiornik zasilający na wodę o pojemności 180 L oraz 2 zbiorniki zbiorcze o pojemnościach 40 L i 20 L, pompę o mocy 550 W, wydatku 230 l/min i 11 m wysokości ciśnienia. Całość zamontowana jest na ramie z kółkami jezdnymi.

POLOWA CZĘŚĆ HYDRAULICZNA LABORATORIUM

12

 

12. RiverSurveyor S5

Przedstawione urządzenie służy do precyzyjnego pomiaru w przekroju rzeki trzech składowych wektora prędkości przepływu i rozkładu ich wartości w całym przekroju, natężenia przepływu w rzece oraz głębokości przepływu w poszczególnych pionach jej przekroju poprzecznego.

 

Specyfikacja techniczna:

Przepływomierz akustyczny ADCP RiverSurveyor S5 wraz z wyposażeniem firmy SonTek stanowi 5 - wiązkowa sonda pomiarowa posiadająca 4 przetworniki pomiaru prędkości przepływu o  częstotliwości 3MHz i kącie nachylenia wiązki 250 i 1 wiązkę pionową do pomiaru głębokości o częstotliwości 1MHz. W obudowie sondy wykonanego z materiału Delrin, o średnicy 13cm, wbudowano kompas ze zintegrowanym czujnikiem przechyłu, czujnik temperatury oraz wewnętrzną pamięć 8 GB. W skład wyposażenia wchodzi także:

  • oprogramowanie RiverSurveyor Live

  • walizka do transportu urządzenia

  • kabel zasilający/RS232 o dł. 10m wymagany do komunikacji z urządzeniami S5

  • bluetooth (klasa 1, zasięg do 200m) wraz z zewnętrznym modułem zasilającym oraz systemem GPS RTK (dokładność do 2cm). Odbiornik GPS RTK z anteną, bluetooth’em oraz radiomodem 900MHz do komunikacji z bazą RTK zostały zabudowane w wodoszczelnej obudowie do montażu na pływaku typu Hydroboard. 

  • 2 zestawy baterii zasilających

  • kabel połączeniowy do przepływomierza S5

  • stacja bazowa z odbiornikiem GPS RTK z anteną oraz radiomodem 900MHz z anteną, statyw, adapter bluetooth z anteną do podłączenia do komputera użytkownika poprzez port USB,

  • ładowarka,

  • telefon Motorola z funkcją Bluetooth (zasięg do 60m),

  • pływak typu Hydroboard dla systemu S5.

 Zestaw umożliwia pomiar 3 składowych prędkości do wartości 20 m/s przy głębokościach sięgających od 0.06 do 5.00 m z dokładnością do 0.25% mierzonej wartości, sam pomiar głębokości jest możliwy w granicach od 0.20 m do 15 m z dokładnością do 1% mierzonej wartości zaś wartość natężenia przepływu w przekroju pomiarowym jest automatycznie obliczana poprzez całkowanie prędkości przepływu po głębokości i szerokości przekroju poprzecznego rzeki.

13

 

13. sonda głębokościowa

Na zdjęciu przedstawiono sondę do pomiaru batymetrii rzeki i zbiornika retencyjnego.

 

Specyfikacja techniczna:

Sonda głębokościowa MS 320 firmy KNUDSEN posiada zakres pomiaru od 1 do 90 m, zmienną częstotliwość pracy 3,5-210 kHz, rozdzielczość pomiaru nie większą niż 0.01 m. W skład zestawu wchodzą także dwuczęstotliwościowe głowice pomiarowe 12kHz/200kHz, oprogramowanie sterujące zgodne z Windows XP (lub Windows 7) umożliwiające eksport pomierzonych wartości i ich przetwarzanie np. w Excelu. Urządzenie wyposażono w złącze USB 2.0 (full-speed) oraz umożliwiono mu współpracę z odbiornikami GPS.

14

 

14.  Zestaw GPS RTK TOPOCON Hiper PRO

 

Specyfikacja techniczna:

Zestaw GPS RTK TOPOCON Hiper PRO składa się z bazy, rovera, kontrolera Topocon FC-200, oprogramowania TopSurv, karty bluetooth, uchwytu do tyczki, oprogramowania PC Topocon Tools z modułem Post processing i RTK oraz akcesoriów (spodarki, adaptera do spodarki, tyczki kompozytowej, walizy transportowej).

Zestaw posiada 40 kanałów, śledzi sygnały GPS L1, L2, GLONASS, WAAS/EGNOS, dokonuje pomiarów z częstotliwością do 20 Hz, posiada zintegrowaną antenę. Dokładność pomiaru dla metody RTK: H: +/- 10 mm + 1 ppm, V: +/- 15 mm + 1 ppm, dla metody STATIC: H: +/- 3 mm + 0,5 ppm, V: +/- 5 mm + 0,5 ppm. Komunikacja odbywać się może poprzez modem GSM/GPRS z wymienną kartą SIM, modem radiowy UHF oraz porty: Bluetooth, RS-232, USB. Zestaw posiada wewnętrzną pamięć do 96 MB, dane zapisywane są w formatach: TPS, RTMC, CMR, CMR+. W skład zestawu wchodzą także 2 baterie Li-Ion pozwalające pracować przez okres 13 godzin.


 

KATEDRA GEOINŻYNIERII I GOSPODARKI WODNEJ (Ś-1)
Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Politechnika Krakowska
ul.Warszawska 24
31-155 Kraków
tel/fax: +48 12 628 2041
tel: +48 12 628 2810
e-mail:
sekretariat@iigw.pk.edu.pl
www.iigw.pk.edu.pl