Kaip veikia priešsrovės sistema baseine?

Pagrindinė priešsrovės sistemos fizika ir veikimo principas

Bernulio principas ir judesio kiekio pusiausvyra priešingų srautų sąlygomis

Priešsrovės sistemos veikia pagal Bernulio principą. Kai vanduo pagreitėja per tuos srovės čiurkšles, susidaro mažesnio slėgio zonos, kurios įsiurbia aplinkinį vandenį ir sukuria judėjimą pirmyn. Šis slėgio skirtumas leidžia plaukikams likti vietoje, nebeingiems stumdomiems. Visa ši sistema taip pat remiasi judėjimo kiekio pusiausvyra. Plaukikai stumia srovę, o sistema beveik akimirksniu reaguoja reguliuodama vandens srautą. Praėjusiais metais „Journal of Fluid Dynamics“ žurnale paskelbti tyrimai parodė įdomius rezultatus. Vandenies srauto greičio palaikymas tiksliai – vidutiniškai ±0,2 m/s nuoklono ribose – sumažina energijos suvartojimą apytikriai 17 % lyginant su senesnėmis sistemomis, kurios negalėjo prisitaikyti. Visą tai palaikyti reikalauja ganėtinai galingų siurblių. Olimpinio dydžio baseinams reikia įrenginių, kurių galia svyruoja nuo 80 iki 120 arklio jėgų, tik tam, kad neutralizuotų žmogaus plaukiant sukuriamą jėgą. Šie siurbliai turi labai tiksliai perduoti kinetinę energiją, kad viskas veiktų sklandžiai.

Laminarinis ir turbulentinis srautai bei jų poveikis plaukiko patirčiai

Vandens srauto kokybė labai paveikia treniruočių veiksmingumą ir sportininkų jaučiamą patogumą. Laminarinis srautas, t. y. tolygūs, lygiagretūs srautai, kurie mažai virpa, suteikia plaukikams pastovaus pasipriešinimo, kurio reikia judesių tobulinimui ir geresnių technikų vystymui. Priešingai, turbulentinis srautas sukelia įvairiausių netikėtų slėgio pokyčių. Pag according to some research published last year in Sports Engineering Review, štai kodėl treniruočių jausmas gali būti apie 34 % sunkesnis, nei turėtų būti. Todėl šiuolaikinėse treniruočių aikštėse pradėta diegti specialūs smailėjantys išsiplėtimai ir srauto ištiesintuvai. Šie įrenginiai padeda palaikyti sklandų veikimą, išlaikydami Reinoldso skaičius žemiau 2000 – būtent tokioje srityje jie turi būti laminarinėms sąlygoms užtikrinti. Plaukikai taip pat dažnai pastebi tikrą skirtumą: kai turbulencija išlieka žemiau 5 %, dauguma žmonių teigia, kad intensyvių beoro (anaerobinių) serijų metu jie nevargsta taip stipriai. Tačiau jei srautas tampa per chaotiškas, tai sutrikdo įprastus kvėpavimo ritmus abiem šonais ir daro sunkesnį pilvo raumenų (core) tinkamą įtraukimą.

Pagrindiniai komponentai, kurie užtikrina patikimą priešsrovės sistemą

Didelės naudingumo siurbliai: srauto našumas, slėgio aukštis ir energijos naudingumo koeficientas

Siurbliai yra tiesiog bet kurios baseino sistemos gyvybės kraujas. Kalbant apie namų baseinus, plaukikams palaikyti norimą greitį – ar jie tik plauktų arba darytų ratukus – būtina, kad per minutę cirkuliuotų apytiksliai nuo 100 iki 200 galonų vandens. Taip pat svarbus ir slėgio aukštis, nes nepakankamos galios atveju vanduo negalės tinkamai prasiveržti pro visas vamzdynų ir purškimo antgalių sistemas, o srovė bus sutrikdyta. Čia labai naudingi kintamojo greičio siurbliai. Jie leidžia reguliuoti vandens judėjimo greitį, todėl elektros sąskaitos sumažėja maždaug 70 % lyginant su senaisiais vieno greičio modeliais. Laikui bėgant šis taupymas susikaupia žymiai, ypač kad dauguma žmonių baseinus veikdina kelias valandas iš eilės, kai tik plaukia.

Purškimo antgalio konstrukcija: difuzoriaus geometrija ir plaukikų centruota srovės nukreipimo sistema

Skysčio srauto žarnų konstrukcija lemia viską, kai aukšto slėgio vanduo paverčiamas tikrai naudinga ir stabilia srove plaukikams. Kai išplėtimosi įrenginys (difuzorius) plečiasi palaipsniui, jis chaotišką turbulenciją keičia lygiu vandens srautu, todėl sumažėja nepatogūs maži viesulai, kurie įprastai greičiau nusidėvi įrangą. Dauguma sistemų leidžia operatoriams reguliuoti srauto kampą apytiksliai ±15 laipsnių, kad vanduo patektų į vietą, atitinkančią žmogaus kūno liemenį, užtikrindamas tolygią pasipriešinimą visam kūnui pradedant pratimą. Inžinieriai naudoja sudėtingus kompiuterinius modelius, vadinamus CFD (skaitmeninis skysčių dinamikos modeliavimas), kad tiksliai sureguliuotų vandens ištekėjimą iš sistemos ir pašalintų tas vietas, kur vanduo arba visiškai nejudėtų, arba išbėgtų per greitai tam tikrose srityse. Galiausiai gaunamas srautas jaučiamas daug natūraliau plaukiant prieš srovę ir išlieka gana nuolatinis viso baseino juostos ilgyje – nuo pradžios iki pabaigos jo greitis keičiasi ne daugiau kaip 0,1 m/s.

Priešsrovės sistemų tipai ir realaus pasirodymo palyginimas

Šiandien priešsrovės sistemos pagrindiniuose tipuose skirstomos į du: tas, kurios montuojamos tiesiog statant baseiną, ir tas, kurios vėliau pridedamos esamiems baseinams. Integruotos sistemos paprastai užtikrina apie 15–20 procentų geresnį srauto nuoseklumą, nes jų hidraulinis maršrutas yra tobuliau suprojektuotas ir konstrukcinė atrama stipresnė. Pakeitimo (retrofit) vienetai pradžioje kainuoja žymiai mažiau – apie 30–40 procentų pigiau nei integruoti į naujus baseinus. Tyrimai, susiję su vandens judėjimu, parodė, kad šiomis sistemomis pastatyti baseinai išlaiko lygų laminarinį srautą apie 25 procentų ilgiau tęsiant pratimų sesijas. Virš žemės įrengtuose baseinuose jos veikia gan gerai plonuose reabilitaciniuose baseinuose, kur tam tikras kontroliuojamas turbulencijos laipsnis iš tikrųjų padeda raumenų atsistatymui ir nervų mokymuisi vėl veikti po sužalojimo. Kalbant apie energijos taupymą, labai svarbu, kokio tipo siurblys naudojamas. Kintamojo greičio siurbliai miesto įstaigose metinius eksploatacijos kaštus gali sumažinti nuo 200 iki 400 JAV dolerių palyginti su senaisiais vieno greičio modeliais. Tačiau dauguma šių sistemų diegėjų vis dėlto susiduria su srauto vienodumo problemomis. Tik apie pusė visų pritaikytų (retrofit) sistemų geba išlaikyti vandens judėjimą pastoviu greičiu ±5 procentų ribose netoli nuo čiurklių – tik tol, kol nepridedamos specialios srauto išlyginimo funkcijos, o tai galima pasiekti tik per du metrus nuo čiurklių.

Praktiniai sumetimai montuojant ir optimizuojant priešsrovės sistemą

Matmenų nustatymo gairės, grindžiamos baseino matmenimis ir numatyta panaudojimo sritimi (mokymas priešširdinėje terapijoje)

Teisingo dydžio įranga reiškia, kad vandens judėjimo modeliai turi būti pritaikyti prie baseino formos ir jo funkcijų. Konkuruojančiam plaukimo treniravimui dauguma ekspertų rekomenduoja srauto greitį nuo 1,8 iki 2,2 m/s, kuriam paprastai reikia bent 15 AG galios siurblių, kad būtų sukurta pakankama pasipriešinimo jėga stiprinant rankų judesių galią ir užtikrinant tikslų tempą lenktynių metu. Rehabilitacinėse programose situacija labai keičiasi. Šioms programoms dažniausiai reikia švelnesnių srautų – apie 0,8–1,2 m/s, kuriuos dažnai užtikrina mažesnės 7–10 AG galios sistemos, kurias galima reguliuoti pagal poreikį, neapkraunant sąnarių. Taip pat svarbu, koks yra baseino gylis – tai lemia, kur reikės įrengti srauto žarnas. Baseinams, kurių gylis viršija 1,5 metro, paprastai reikia įdiegti pasviruosius difuzorius, kad nebūtų sukurta netvarkingų paviršiaus bangų ar nepatenktų nenorimi oro burbulai. Prieš priimant bet kokius pirkimo sprendimus, būtina viską patikrinti pagal gamintojo srauto diagramas ir atlikti skaičiavimus remiantis tikraisiais baseino tūrio matavimais. Per mažos sistemos sukelia erzinančias srovės stiprio neatitikimų problemas, o per didelės sistemos tiesiog sunaudoja papildomos elektros energijos ir dėl to komponentai susidėvi greičiau nei reikėtų.

Techninė priežiūra, triukšmo kontrolė ir energijos taupymo geriausios praktikos

Reguliarios priežiūros priemonės padeda sistemoms ilgiau veikti ir geriau dirbti visumai. Mėnesinė įsiurbimo filtrų valymas neleidžia jiems užsikimšti ir sumažinti vandens srauto. Kas tris mėnesius patikrinkite purkštukų difuzorius, ar ant jų nesikaupia kalcio nuosėdų ar bioplėvelės. Norėtumėte tylesnio veikimo? Pumpas pritvirtinkite prie vibracijų izoliatorių ir įrenginį pastatykite bent 3 metrų atstumu nuo baseino krašto, kad sumažėtų triukšmo perdavimas per sienas. Kintamojo greičio siurbliai yra tikras žaidimo keitėjas, kai kalbama apie energijos taupymą – jie sumažina elektros energijos suvartojimą maždaug 30 % lyginant su senaisiais vieno greičio modeliais. Dar labiau sumažinti sąnaudas galima, veiklos grafiką sudarant nešališkais laikais ir naudojant šiluminius dangčius, kai baseinai nepanaudojami – tai gali sumažinti vandens pakartotinio pašildymo išlaidas nuo pusės iki dviejų trečdalių. Nepamirškite visus vamzdynų jungiamuosius elementus sandrinti aukštos kokybės jūrinės klasės epoksidine derva. Net nedidelės nuotėkės čia ir ten per metus gali iššvaistyti net 20 000 litrų vandens, todėl šis paprastas veiksmas žymiai padeda tiek efektyvumui, tiek sąnaudų taupymui.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

Antrosios srovės sistemų veikimo principas?

Antrosios srovės sistemos remiasi Bernulio principu, kuris naudoja slėgio skirtumus plaukiko pozicijai palaikyti reguliuojant vandens srovę atitinkamai.

Kaip laminarinė srovė skiriasi nuo turbulentinės srovės šiose sistemose?

Laminarinė srovė užtikrina lygią, lygiagrečių srautų struktūrą, kuri puikiai tinka stabiliai pasipriešinimui sukurti, tuo tarpu turbulentinė srovė sukuria neprognozuojamus slėgio pokyčius, dėl kurių pratimai jaučiami sunkesni.

Kokie yra du pagrindiniai antrosios srovės sistemų tipai?

Du pagrindiniai tipai yra integruotos sistemos naujiems baseinams ir pritaikytos (retrofit) sistemos esamiems baseinams; integruotos sistemos užtikrina geresnę srovės vientisumą.

Kaip siurblio galia ir srovės debitai veikia sistemos našumą?

Siurblio galia ir srovės debitai yra lemiamieji veiksniai; jų reikalavimai skiriasi priklausomai nuo to, ar sistema skirta treniruotėms, ar reabilitacijai, o tai įtakoja pasipriešinimą, energijos naudojimo efektyvumą ir sąnaudas.

Kokios priežiūros praktikos padeda padidinti antrosios srovės sistemų efektyvumą?

Įsiurbimo filtrų reguliarus valymas, purkštukų difuzorių tikrinimas dėl nuosėdų ir vibracijų izoliatorių naudojimas tylesniam veikimui padeda išlaikyti sistemos veiksmingumą.