Hydraulické systémy v jaskyniach. Marián Jagerčík
Bez základných poznatkov hydrauliky a jej možnosti využitia v prieskume jaskýň by doteraz objavené priestory ešte stále čakali na nových objaviteľov. Niektoré objavy na základe týchto poznatkov sa nezmazateľne zapísali do histórie Slovenského jaskyniarstva. Okrem toho poznatky z hydrauliky môžeme využívať nielen priamo pri realizácii objavných pokusov, ale aj počas aktívneho prieskumu jaskýň. Základné konštrukčné prvky, ktoré môžeme použiť v jaskyniach využívajúce zákonitosti hydrauliky A/ Hadice B/ Hrádze a bazény C/ Čerpadla Kombináciou týchto možností môžeme vytvárať pomerne jednoduché hydraulické systémy, ktoré sa následne v prieskume jaskýň dajú využívať hlavne pri: odvedení toku z miesta prieskumných prác čerpaní sifónov v smere toku čerpaní sifónov proti toku 4) zriadení rôznych gravitačných a samotiažových vodovodov 5) náhonoch pre malé vodné elektrárne 1) 2) 3)
D/ Samostatnou kapitolou je princíp násosky ( gravitačného prúdenia), princíp ktorej sme použili a využívame pri viacerých spôsoboch prieskumu jaskýň. Základné konštrukčné prvky
Hadice Nazval by som ich základnými tepnami každého hydraulického systému. V prieskume jaskýň využívame rôzne druhy hadíc a to od základných na rozvod zavlažovacej vody, hasičských, vzduchových ..... až po potrubia z PVC. Dôležité je na aký účel ich chceme použiť, či v nich bude prevládať pretlaková zložka, alebo aj podtlaková. Pri podtlakových je treba používať hadice pevnejšej konštrukcie , aby sa hadica pri podtlaku nedeformovala. V poslednom čase využívame hadice, ktoré sú určené v drevopriemysle na odsávanie prachu a pilín nakoľko sú pomerne pevné a ľahké. Využívame ich momentálne na odvedenie vody z postupovej trasy jaskyňou a na odvedenie vody z „čelby“ pracoviska. Na odvedenie väčšieho množstva vody sa osvedčilo potrubie z PVC priemeru až 150mm.
Hrádze a bazény Hrádze a bazény nám slúžia na zachytenie hlavne pritekajúcej vody - nádrž, ale aj na prečerpania vody zo sifónov. Tam, kde nie sme schopní zhotoviť poriadnu nádrž za pomoci hrádze, pomôže nám aj nepriepustný bazén. Konštrukcia hrádze je veľmi dôležitá, lebo pri jej pretrhnutí môže dôjsť pri prieskume jaskyne aj k zatopeniu prieskumníkov, (napr. Vengerove sifóny v jaskyni Záskočie). V našich jaskyniach sa osvedčili hlavne betónové hrádze pri malých prietokoch cca do 2 l/s obr. 1 a pri väčších prietokoch hrádze zhotovené z plechu a betónu – kombinovaná hrádza. Konštrukcia kombinovanej hrádze je zrejmá z obr.2. Pri vlastnej výstavbe hrádze nám veľmi pomôže mazľavá hlina, pomocou ktorej si vytvoríme predhrádzku, aby sme vlastnú hrádzu zhotovovali v suchých podmienkach. Konštrukcia bazénu sa realizuje hlavne podľa podmienok jeho umiestnenia v jaskyni. Zhotovuje sa z odolnostne pevných pogumovaných materiálov. Môže byť samonosný, prípadne zavesený na lanovej konštrukcii.
obr. 1 betónová hrádza pre malé prietoky
obr. 2 kombinovaná hrádza pre väčšie prietoky
Čerpadlá Technické zariadenia, ktoré nám slúžia na premiestňovanie vody hlavne proti gravitácii, prípadne na napĺňanie hadíc pri použití násosiek. Rozdelil by som ich do dvoch skupín . Prvá skupina sú ručné krídlové čerpadlá. V našej jaskyniarskej činnosti sa osvedčili hlavne ručné krídlové čerpadlá pri pohone ručnou pákou obr. 3. Tieto čerpadlá s rotačným pohybom piestu sa vyrábajú v niekoľkých prevedeniach a veľkostiach, čo umožňuje ich využitie pre čerpanie takmer všetkých druhov kvapalín. Maximálna sacia výška je pre všetky veľkosti 7m a výtlak do 20m.
Obr. 3 ručné čerpadla
Druhou skupinou sú čerpadlá na elektrický, prípadne iný pohon ( benzín, plyn..), napr. kalové čerpadlo. Tento typ sme využili raz pri čerpaní vody z Koľeňakov v Poslednej možnosti, kde dodávku elektrickej energie zabezpečila malá vodná elektráreň.
Ukážky niektorých hydraulických systémoch, ktoré Peter Hipman (19401999) so skupinou realizoval počas svojej jaskyniarskej činnosti v oblasti Krakovej Hole. Čerpanie sifónu proti toku do pogumovaného bazéna (Starý hrad Sifón 80) obr.4
Čerpanie sifónu proti toku pomocou hlinenej hrádze (Starý hrad Marcelová žumpa) obr. 5
Náhon na malú vodnú elektráreň (Starý hrad pod Riečnou priepasťou) obr.6
Odvedenie väčšieho toku vody z prác na postupovom pracovisku (Starý hrad Posledná možnosť) obr. 7
Odvedenie toku vody z postupovej trasy jaskyňou ( Starý hrad Sieň prieskumníkov a IV priepasť foto: Hipmanová)
Samostatnou kapitolou je princíp násosky, princíp ktorej sme použili a využívame pri viacerých spôsoboch prieskumu jaskýň. Použitie jednoduchej násosky okrem v jaskyni Záskočie sme ju využili aj pri čerpaní vo Večnej robote sifón Kúpele. Spustenie tejto násosky sme urobili prozaickým spôsobom a to vytvorením podtlaku pomocou úst. Dĺžka hadice, ktorá mala priemer 10 mm bola okolo 4 metre dlhá s prevýšením stúpania chodby 50 cm. Násoska fungovala a sifón, do ktorého bol minimálny prítok sa za 4 hodiny vypustil. Pri dlhších systémoch sa odporúča na spustenie násosky využiť pomoc čerpadla. Ďalší princíp regulovanej násosky využívame v bivaku vo funkcii vodovodu. Pri jej spustení je potrebné na naplnenie ale využiť ručné čerpadlo obr. 8. Regulovaná násoska je taká, ktorá sa spúšťa pomocou ventila na výpuste a sacieho koša so spätnou klapkou na ústí, pritom je samozrejme stále naplnená vodou.
Pri malých prietokoch vody kde je problém vyhotoviť klasickú násosku, nakoľko prítok vody je menší ako výkon násosky a napriek tomu by táto možnosť využitia prichádzala do úvahy, by som navrhoval zhotoviť automatickú násosku. V tomto prípade by bolo potrebné ale zabezpečiť trvalý zdroj energie na automatické ovládanie vypustiaceho ventilu na konci násosky a hladinových spínačov na ústí násosky, aby nedošlo k poklesu hladiny pod úroveň hadice násosky a tým k zavzdušneniu násosky. Literatúra Slančík J. Ing., 1975 Poznatky získane pri odčerpávaní sifónov pomocou násosky. Spravodaj 4/1975 str. 27-30 Hipman P., 1981 Najhlbšia v ČSSR. Krásy Slovenska 4/81 str. IV30-IV33 Hipman P., 1981 Naše plány. Spravodaj SSS 4/1981 strana 23-24 Hipman P.,1993 Elektráreň v jaskyni. Spravodaj SSS 4/1993 str.17-21 Hipman P., 1999 Pracovisko „Posledná možnosť“. Spravodaj SSS 1/1999 str. 44-46 http://www.hydraflex.sk/ http://www.bella-pumps.sk/cerpadla_rucne.htm http://khzs.fme.vutbr.cz/diplomky.php
