Deflametr s aktivním lapačem půdních částic a časovým záznamem

Oblast techniky

Řešení se týká deflametru s aktivním lapačem půdních částic a časovým záznamem ke stanovení relativního množství a zrnitostního složení půdních částic erodovaných a unášených větrem.

Dosavadní stav techniky

Z důvodů absence jednoduchého a efektivního zařízení pro měření aktuálního množství unášených půdních částic (prachu nebo písku) je terénní monitoring větrné eroze prováděn pouze ojediněle. Ohrožení území větrnou erozí je tak zpravidla kvantifikováno pouze jako potenciální riziko prostřednictvím výpočtů na bázi půdních, klimatických, vegetačních a charakter pozemku specifikujících podmínek (zatíženo vysokou mírou nejistoty a zobecnění). Případně jsou polní podmínky s následným hodnocením intenzity eroze simulovány v aerodynamickém tunelu (vysoké náklady, nemožnost dokonalého nasimulování podmínek). Pro maloparcelové experimentální účely bylo v zahraničí (Polsko) v minulosti například vyvinuto a použito zařízení integrující funkci aerodynamického tunelu a cyklónového odlučovače (vysoké náklady na konstrukci, provoz a omezená manipulace). V zahraničí jsou pro monitoring unášených částic také dále sporadicky provozována zařízení rozmanitých konstrukcí s různou mírou přesnosti (deflametry, samplery - „dust samplers“, lapače - „interceptors“, pasti - „dust traps“ nebo „sand traps“). I v ČR bylo v 80. a 90. letech 20. století testováno jednoduché zařízení na záchyt půdních částic unášených větrem v podobě soustavy vertikálně situovaných záchytných boxů. Pomocí deflametrů jsou zpravidla zachycovány částice pohybujících se suspenzi nebo saltací (zvedány max. desítky cm nad povrch půdy), když převážný podíl odnášených částic tvoří částice o velikosti 0,25 až 0,40 mm a částice větší než 0,80 mm _ / t < t » ι ι « · · * i t < < ♦ rt <4 * · ♦ ♦ <»»«»·» jsou zpravidla považovány za neerodovatelné. Počáteční vlečná rychlost (iniciální rychlost) je s ohledem na půdní podmínky udávána od 3,3 m.s’¹ pro suchou písčitou a hlinitopísčitou půdu do 22 m.s^-1 pro suchou i vlhkou půdu hlinitou. Uvedené parametry jsou limitující pro konstrukční parametry a řešení deflametrů.

Ideální konstrukce deflametrů by měla umožňovat nejen kvantifikovat množství deflátů za určité období, ale specifikovat jejich množství v čase s ohledem na aktuální meteorologické podmínky. Jistou možností by v tomto směru byl deflametr s kontinuálním monitoringem hmotnosti zachycených částic, ale nevýhodou by byla jeho vysoká cena.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje deflametr s aktivním lapačem půdních částic a časovým záznamem, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z hlavice s nasávací štěrbinou a větrnou směrovkou, přičemž hlavice je umístěna na horní části trupu deflametrů, který je ve spodní části opatřen opěrnými nohami, dále je v trupu deflametrů umístěn bubínek, na kterém je navinuta páska s časovou osou a svrchní lepící vrstvou, kdy bubínek je otáčen hodinovým strojkem, který je upevněný ve víku hlavice, přičemž je dále v trupu deflametrů umístěn ventilátor s kabely.

Deflametr podle vynálezu je charakterizován tím, že nasávací štěrbina 1 je umístěna svisle ve výšce 15 až 20 cm od povrchu půdy a má velikost 14x2 mm, přičemž je situována proti směru větru.

Deflametr podle vynálezu je dále charakterizován tím, že frekvence otáčení bubínku s páskou s lepící vrstvou je 1x denně anebo 1x týdně.

Deflametr podle vynálezu je také charakterizován tím, že je mobilní.

Podstata vynálezu spočívá v jednoduchém deflametrů, který umožňuje zachycování půdních částic erodovaných větrem pomocí aktivního nasávání vzduchu na pomalu se otáčející lepící pásku s časovou osou.

t *

Deflametr podle vynálezu se skládá z otočné hlavice, v níž je zabudován hodinový strojek otáčející bubínkem, na němž je uchycena speciální páska z průhledného materiálu, opatřená lepící vrstvou. Bubínek je umístěn oproti nasávacímu otvoru - štěrbině vyfrézované v těle hlavice. Hlavice je umístěna na stojanu v trupu deflametru podle vynálezu, v němž je ventilátor, vytvářející v otočné hlavici podtlak. Hlavice je opatřena směrovkou, která ji natáčí štěrbinou proti větru. Hodinový strojek může otáčet bubínkem jednou za 25 hodin (denní otočka) anebo za 176 hodin (týdenní otočka). Nově vyráběné hodinové strojky umožňují jednoduchou změnou převodů volit jednu z těchto rychlostí. Je nutno používat strojky natahované ručně, strojky s bateriovým napájením zpravidla nevyvinou dostatečnou sílu k otáčení bubínku. Působením podtlaku, vyvolaného ventilátorem, jsou větrem unášené půdní částice nasávány štěrbinou a zachyceny v lepící vrstvě. Po ukončeni měření se páska s lepicí vrstvou sejme z bubínku a vyhodnotí mikroskopicky, popřípadě pomocí digitální analýzy obrazu. Napájení ventilátoru v deflametru podle vynálezu je zajištěno 121/

V bezúdržbovým trakčním akumulátorem, tolerujícím i hluboké vybití.

V případě dostupnosti elektrické sítě je možno napájet ventilátor přes adaptér.

Jedinečnost popisovaného deflametru podle vynálezu spočívá v přesném určení termínu transportu, možnosti relativně kvantifikovat množství a pomocí následné digitální analýzy obrazu zachycených půdních částic stanovit velikost, tvar a další parametry deflátů. V kombinaci s meteorologickým měřením, jako je rychlost větru, vlhkost půdy, teplota půdy, stav povrchu půdy atd., je potom dále možné striktně specifikovat podmínky v době epizody. Deflametr podle vynálezu je jednoduché, laciné, ale přesné zařízení, které se snadno přemísťuje podle aktuální potřeby měření a jeho provoz i obsluha je bezpečná a nenáročná.

- 4 ♦ ♦ « »

Přehled obrázků na výkresech

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 uveden detail vnější konstrukce lapače (podrobný popis je uveden níže - Příklad provedení).

Na výkresu na obr. 2 je uveden detail vnitřní konstrukce lapače (podrobný popis je uveden níže - Příklad provedení).

Následující příklady provedení deflametr podle vynálezu pouze dokládají, ale neomezují.

Příklady provedení

Příklad 1

Deflametr podle vynálezu představuje mobilní zařízení pro monitoring množství větrem erodovaných a unášených půdních částic.

Detail vnější konstrukce je zobrazen na obr. 1. Okolní vzduch s půdními částicemi je nasáván štěrbinou 1 v otočné hlavici 2 v důsledku podtlaku, který vytváří aktivně poháněný integrovaný ventilátor 10 s kabeláží 11, který je umístěný v trupu 3 na opěrných nohách 4. Štěrbina 1 se natáčí i s hlavicí 2 pomocí větrné směrovky 5 tak, aby byla situována vždy proti směru větru.

Detail vnitrní konstrukce otočné hlavice 2 je zobrazen na obr. 2. Bubínek 6, na kterém je navinuta průhledná páska s časovou osou a svrchní lepící vrstvou 7, je otáčen hodinovým strojkem 8, který je upevněný ve víku 9 hlavice

2. Svislé umístění nasávací štěrbiny 1. je původci doporučováno ve výšce 15 až 20 cm od povrchu půdy, což je kompromis mezi rizikem ucpání nasávací štěrbiny 1 při dešti rozstřikovanou půdou a schopností anemometru zachycovat i saltované částice. S ohledem na velikost unášených částic, intenzitu nasávání a rizika proniknutí hmyzu do deflametru podle vynálezu je doporučována velikost nasávací štěrbiny 1_ 14 * 2 mm. Podle frekvence otáčení bubínku 6 je prováděno denní nebo týdenní měření. Po ukončení měření na stanoveném místě lze deflametr podle vynálezu jednoduše přemístit jinam. Jeho obsluha je snadná a provoz přesný a bezpečný.

• *

Deflametr podle vynálezu byl v roce 2011 v praxi úspěšné ověřen při měření v lokalitě Malešovice (Brno-venkov) a Žabčice (Brno-venkov), jak ukazuje následující Tabulka 1 a Histogram četností velikostních kategorií zachycených částic.

Tabulka 1

Lokalita	Datum	Max. náraz větru (m.s'1)	Délka měření (min)	Množství částic (ks)	Velikost částic (pm)
Malešovice	12.4.	13,5	100	452	11-821
Žabčice	28.3.	11,3	120	115	3-265

Velikost částic [pm]

Histogram četností spektra půdních částic zachycených 12.4.2011 (Malešovice) * « <

ti·

Průmyslová využitelnost

Deflametr s aktivním lapačem půdních částic a časovým záznamem umožňuje monitorovat kvalitativní i kvantitativní vlastnosti včetně časového záznamu výskytu makroskopických i mikroskopických půdních částic unášených větrem. Lze jej využít pro přímé měření v terénu v rámci studií, které vyžadují údaje o množství a spektrálním složení unášených částic, typicky erozní účinky větru, studie účinnosti větrolamú apod.