Skutočnosť v službách pobrežnej stráže, funkčný model v našom laboratóriu. Aj toto zažijete u strojárov
Funkčný model skutočného stroja, ktorý v realite zachraňuje životy, môžu vidieť študenti strojariny na laboratórnych cvičeniach jeho zhotoviteľa Borisa Oravca z Ústavu energetických strojov a zariadení na Strojníckej fakulte STU. V rámci tohto veľmi užitočného koníčka uplatňuje nielen svoje výnimočné poznatky, ale aj radosť a nadšenie. Boli sme zažiť na vlastnej koži.
Autora modelu prichádzame navštíviť na jeho pracovisko, kde naokolo vidíme rôzne zmenšeniny strojov; daný ústav totiž zabezpečuje vzdelávanie a vedecký výskum v širokej oblasti tepelných energetických strojov a zariadení. Mnohé z nich majú veľa rokov, avšak nápad so vznášadlom, ktorému sa venujeme, vznikol pomerne nedávno, počas covidového obdobia. „Keďže obrábacie stroje som si logicky domov na home office zobrať nemohol, musel som sa zamerať na niečo iné,“ vysvetľuje Boris Oravec. Počas jeho štandardnej činnosti mu napadlo, že nakoľko robia každý rok grand prix, a takisto počas leta pripravujú praktické ukážky pre deti z táboru AMAVED, môže sa v tejto súvislosti zamyslieť, čo nové a zaujímavé by sa dalo ponúknuť. „Na pubertiakov jednoznačne zaberá to, čo vrčí a svieti,“ hovorí so smiechom. Funkčný prototyp vznášadla mal teda v tomto duchu rozhodne potenciál zaujať. Začal tak, že postavil skúšobné vznášadlo, prakticky z odpadu, ktorý mal doma. A ako ho staval, zaujala ho myšlienka na reálnu zmenšeniu skutočného stroja. „Ten je v dnešnej dobe veľmi aktuálny, ide o stroj, ktorý nikomu neubližuje, ale naopak zachraňuje.“
Slúži v problematickom teréne
Reálne vznášadlo využíva kanadská pobrežná stráž; majú tam veľmi plytké brehy jednak pri morskom pobreží, jednak aj na brehoch riek. A keď treba niekomu pomôcť, je veľmi ťažké sa tam s nejakou technikou dostať, nakoľko plytčiny bývajú veľmi rozsiahle. „Tomu vznášadlu je jedno, či ide nad blatom či snehom. Stáva sa, že tam stroskotajú lode, takisto sa počas pandémie stávalo, že bolo treba zachraňovať chorých na covid, ktorí žili na rôznych ostrovoch či samotách. Nespornou výhodou je, že vznášadlo príde až pred nemocnicu a vyloží, čo treba.“ Okrem prepravovania nákladu, v prípade potreby aj ľudí, sa využívajú aj na servisovanie navigačných bójí či na rozbíjanie ľadu na jar v plytkých vodách, a tak zabraňujú v danej lokalite vzniku záplav.
Parametre reálneho stroja sú takéto: dĺžka 28,5 m, šírka 12 m a hmotnosť 70 ton. Pohon zabezpečujú dva dieselové dvanásťvalcové preplňované motory, akčný rádius je 400 námorných míľ, prípadne 300, u typov so slabšími motormi. Vytrvalosť je jeden deň, zásoba paliva u typu s väčším rádiusom môže byť až 16 700 litrov nafty. Ďalšie dva motory s mierne zníženým výkonom slúžia na vytvorenie vzduchového vankúša, ten zásobujú vzduchom dva radiálne ventilátory. V pôdoryse je vankúš sukňou delený na tri segmenty. Celkový inštalovaný výkon je buď 3 356 kW, alebo 2 818 kW. Pohyb vpred zabezpečujú dve päťlisté hydraulicky nastaviteľné vrtule v prstencoch, každý s troma smerovými kormidlami. Pilotovanie uľahčuje gyroskop. Vznášadlo má obrovskú kapacitu, zmestí sa doň tridsať ton nákladu. Maximálna rýchlosť je 50 uzlov.
V tomto bode sa dostávame k otázke hospodárnosti. „Bohvieaký úsporný nie je. V podstate funguje ako niečo medzi vrtuľníkom a rýchloloďou. Ale má to význam, lebo sa dostane naozaj kdekoľvek a na jednu jazdu odvezie niekoľkonásobne viac ako vrtuľník. Na celú Kanadu majú asi štyri kusy.“
K plánom sa počas tvorby dostať nedalo
Najväčším problémom pri tvorbe zmenšeniny boli podklady. „Pri týchto polovojenských výrobkoch vám nikto nedá výkresy; neostávalo mi nič iné, iba vychádzať z fotiek a videí. Trvalo mi to dosť dlho. Čo sa však týka propagačnej stránky smerovanej na študentov, funguje to veľmi dobre, veď dnes má mnoho z nich napríklad auto na ovládanie. To poznajú. Ale vznášadlo si nekúpite.“
Jeho parametre sú takéto: dĺžka 600 mm, šírka 280 mm, hmotnosť 1,93 kg, maximálny príkon 114 W, prietok vzduchu vo vankúši 48 litrov/s, pretlak vo vankúši 120 Pa, maximálna rýchlosť 15 km/h (závisí od povrchu terénu). Je v mierke približne 1:47 k skutočnému stroju.
Prechádzame k materiálu, z ktorého autor samotný model vytvoril; pozostáva z hmoty, ktorú používajú architekti. Ide o dve vrstvy papiera, medzi ktorými je nafúkaná pena. Ľahko sa z toho stavia, ľahko sa to reže aj lepí, akurát treba dávať pozor na vlastnosti - papierový povrch vyžadoval impregnáciu, a tým pádom aj iný prístup. „Keď sa nalakuje, stiahne sa a nastanú tam pnutia, s ktorými sa musíte konštrukčne vysporiadať,“ vysvetľuje tvorca. Myslieť musel aj na fakt, že materiál na takýto typ stroja musí byť ľahký, aby sa zdvihol; pri tvorbe každého lietajúceho stroja je potrebné šetriť hmotnosťou, a to aj v tomto konkrétnom prípade, v ktorom nejde o veľkú výšku.
Model je celkovo podľa jeho tvorcu v istom zmysle chudák. „Pracuje v zlých podmienkach, pretože existuje ako zmenšenina. Všetko naokolo však má mierku jedna k jednej, čiže je akoby Guliver v krajine obrov.“
Najťažšou bola tvorba konceptu
Výroba modelu trvala pár mesiacov po večeroch. „Najdlhšie mi trvalo vymyslieť samotný koncept, musel som vyriešiť, ako bude fungovať, lebo som logicky nemohol dodržať, čo je v reálnom stroji. V modelovej veľkosti by to fungovalo s malou účinnosťou; napríklad ventilátory musia byť iné, pretože zmenšenina pracuje v úplne odlišných podmienkach.“
Pri tvorbe autor použil modelársky skalpel, ktorým formoval predkreslené diely; na dno trupu použil leteckú preglejku, ktorú chránia borovicové lišty. Z leteckej preglejky je aj medzipodlaha a rámy okien, samotné okná sú z celuloidu. Pod kabínou a medzipodlahou sa nachádza ventilátor vankúša, na medzipodlahe je prijímač a rozvodná doska pohonu. Sukňa je vyrobená z nylonovej impregnovanej tkaniny; od tlaku v nej závisí, nakoľko dobre bude kopírovať terén. Pozostáva so štyroch častí, ktoré sú vzájomne lepené v rohoch. Celé vznášadlo funguje na princípe statického tlaku.
Pristavujem sa pri sukni, keďže neviem odhadnúť, aká presne je jej úloha. „Vysvetlím to na klasickom príklade: keď dáma vstáva zo stoličky, zhrnie si sukňu dole. To isté v podstate urobí vznášadlo. Zdvihne sa, sukňa sa doplní. Ide o pohyblivé tesnenie medzi ním a povrchom. Keď sa vznášadlo zdvihne do určitej výšky, robí okolo seba neporiadok, všetko odfukuje do strán. Sukňa jednak chráni pred týmto, a jednak sa vďaka nej môže zdvihnúť oveľa vyššie pri tom istom výkone. Je to teda aj úsporné opatrenie. Trocha síce stúpne trenie o terén, ale nejde o výrazné zvýšenie.“ Sukňou je po obvode uzavretý vzduchový vankúš; je tam určitý malý tlak, v prípade toho vznášadla môžeme hovoriť o 112-114 pascaloch.
Následne sa pristavujeme pri gyroskope; tu tvorca modelu objasňuje skutočnosť, že vznášadlo nič nedrží ani v priamom smere, ani v bočnom pohybe. „Gyroskop ako taký slúži na to, aby sa chudák pilot nenarobil, v podstate vyrovnáva kurz. Je to, ako keď si v reálnom lietadle pilot zapne autopilota - automat, ktorý riadi nastavený kurz v určitých medziach – a on má menej práce, čo ocení najmä na dlhých trasách.“
Hodnota sa odvíja aj od času
V tomto bode ma zaujíma cena, ktorú by mal model na trhu. „Keď si to prerátame na čas, povedal by som tisíc eur, a ešte treba rátať s päťsto eurami na elektroniku.“ Nakoľko je to pre mňa ako laika ťažké posúdiť, pýtam si nejaké porovnanie. „Mám kamarátov modelárov, ktorí robia lode, a keď predajú funkčnú plachetnicu alebo historickú loď v Nemecku, manželka má novú kuchyňu. Taká je reálna hodnota, samozrejme záleží aj na tom, ako je model spracovaný,“ vysvetľuje Oravec s tým, že nie vždy sa používa rovnaký spôsob tvorby. „Isteže modely, ktoré brávam ako prezentáciu deťom, ktoré sa tam s nimi hrajú, sú urobené omnoho lacnejšie.“
Pýtam sa teda na ďalší postup, respektíve využitie. „Zatiaľ ho používame pre deti, takisto ho zvykneme vytiahnuť aj na prednáškach, keď v laboratóriu klesne pozornosť a študenti začínajú zaspávať,“ hovorí. „Prvé cvičenia majú druháci, ktorí ešte bývajú trocha vystrašení. Naučia sa teóriu, ale v tomto bode nevedia, čo s ňou. A vtedy veľmi dobre funguje praktická ukážka. Ide v podstate o niečo, čo sa v teórii učia, zabalené do pekného obalu,“ vysvetľuje ďalej s tým, že pôvodná inšpirácia bola taká, že chcel k téme, ktorú učia, postaviť niečo, čo by na jednej strane bolo zábavné, a na druhej by dobre znázorňovalo prúdenie, ktorému sa intenzívne venujú, a bolo by aj zrozumiteľné. „Darmo ukážete na exkurzii trubky a čerpadlo, ktoré nie je zaujímavé zvonka, ale zvnútra. Väčšina ľudí ho ani nepozná, spozná ho až vtedy, keď nefunguje,“ hovorí so smiechom.
Jedno máme hneď možnosť aj vidieť; ide o model turbíny z Gabčíkova. „Pôvodne ich bolo viac a dávali sa ako darčeky zahraničným návštevám, jeden sme zachránili pre nás. Požiadavkou bola pohyblivosť, vybavil som ho teda pohonom. Keď stlačíte gombík, rozbehne sa presne tak isto, ako turbína v Gabčíkove.“
Techniku má v krvi
Boris Oravec pochádza z rodiny, kde bola podľa jeho slov technika vždy prítomná. „Môj otec bol architekt a veľmi manuálne zručný človek. Opravil auto, nábytok, čokoľvek, čo bolo treba. Mal som to odmalička pred očami, vždy bol teda pre mňa prirodzený postoj v duchu, že ak sa niečo nedá kúpiť, vyrobím to. Za socializmu ste veľa vecí, po ktorých ste túžili, naozaj nezohnali,“ vysvetľuje s tým, že v rámci rodiny sám seba považuje v istom zmysle za čiernu ovcu. „Všetci ostatní sú stavbári, pre strojarinu som sa rozhodol len ja sám. Vzoprel som sa,“ hovorí so smiechom. Aj keď ani uňho nešlo o jednoznačné rozhodnutie, pôvodne chcel študovať dizajn. Lenže, ako hovorí, v tej dobe sa naň dostalo päť ľudí z celého Československa.
Má skúsenosti aj ako pilot, istý krátky čas lietal v aeroklube v Bratislave. „Aerodynamika sa neskôr stala mojím koníčkom, zaoberám sa ňou prakticky od štrnástich rokov. Vždy ma zaujímala.“ K pilotovaniu sa podľa vlastných slov dostal tak, že sa mu páčila jedna dievčina, ktorá bola v spomínanom aeroklube tiež členkou. Pýtam sa teda, či ju zbalil. „Nezbalil, bola odo mňa staršia, ale pomohla mi tam začať. A lietanie samo osebe je diagnóza; keď to raz okúsite, už sa od neho neodpútate,“ vysvetľuje a dodáva, že v súčasnosti už „lieta“ iba s modelmi. „Nemám už také zdravie, aby som prešiel testami, najmä zrakovými. Ale chýba mi to.“
Čím viac otázok, tým lepšie
Ešte ma zaujíma jeho pohľad na študentov, keďže okrem praktickej tvorby je aj učiteľom. „Rozlišoval by som tu dva typy; jedných zaujíma, čo sa učia, a druhí idú cestou najmenšieho odporu. Toto vidím už v prvých dňoch po ich príchode a z prvej skupiny sa dá veľmi skoro vyberať v duchu, že toto bude človek, s ktorým to pôjde. Daný prístup sa mi osvedčil, nestáva sa mi, že by som sa v nich pomýlil. Niektorí tu zostali ako doktorandi, iní už dokonca aj učia.“ Zároveň hovorí, že študenti sa celkovo boja klásť otázky, čo ho veľmi hnevá. „Stále im hovorím, že na škole sa pýtať môžu, lebo keď už budú v zamestnaní, tam nebude nikoho zaujímať, že niečo nevedia. Tu sme na to, aby sme ich niečo naučili, tu treba klásť otázky.“
Pravdou podľa neho je, že najmä v nižších ročníkoch sa musia naučiť veľké množstvo teórie, a študenti v tejto fáze ešte nemajú konkrétnu predstavu, čo s ňou, nevedia sa ňou nadchnúť. Najmä v tomto bode veľmi pomôže vidieť, čo všetko sa dá skonštruovať. Aj keď ide v princípe o hračku.
Strojár sa musí vzdelávať neustále
Keď sa dostávame k záujmu o technické zamerania, vidí ho tak, že dievčatá majú dokonca väčší záujem ako chlapci. „Dievčatá na strojarine majú takpovediac otvorené hlavy a je na nich vidieť, že sa chcú učiť a posúvať; chlapci v tomto veku zvyknú byť strašní frajeri a myslia si, že všetko vedia. Aj keď celkom paušalizovať sa to, samozrejme, nedá.“ Študentovi nesmie chýbať nadšenie a musí si uvedomiť, že vzdelávať sa bude musieť po celý život, ak chce byť úspešný. „Menia sa technológie, zdokonaľujú sa teórie, ide o živý proces. A ak chcete byť konkurencieschopný, neostáva vám nič iné, len sa neustále učiť a posúvať. A kto to nechápe, ťažko sa uplatní.“
Úplným základom je podľa Oravca fyzika. „Teraz možno niekoho trocha naštvem, ale matematika - aj keď je, samozrejme, veľmi potrebná - má na konci vždy nejaké vypočítané číslo, pričom vo fyzike je prítomný aj experiment, pomocou ktorého si musím overiť, čo som vyrátal. Matematika je dobrý základ, ale vo fyzike si urobím skúšku správnosti, nie online, ale natvrdo. Tak to robíme aj u nás - každá študentská práca je podložená experimentom. Ten neoklamete.“
Pravdou je, že o strojárov je obrovský záujem zo strany zamestnávateľov. Zvyčajne majú zamestnanie už v treťom ročníku, firmy sa o nich bijú. Prečo sa teda na toto štúdium nehlási viac mladých ľudí, keď si môžu byť istí, že sa nikdy nebudú musieť báť o prácu? „Tu by som videl príčinu v tom, že je podstatne jednoduchšie a v istom zmysle bezpečnejšie sedieť v kancelárii a vypĺňať tabuľky; oveľa zložitejšie je niečo konštruovať a podpísať sa pod to. Na to treba nielen znalosti, ale povedal by som, že do istej miery aj odvahu, poctivosť a pokoru. Musíte vytvoriť stroj, ktorý bude nielen fungovať, ale zároveň nikomu neublíži.“
Bez nadšenia to nikdy nešlo
Ako hodnotí vlastné študentské časy? „Aj vtedy, aj teraz je rovnako dôležité zapálenie pre vec. Tiež nám nechýbalo, aj keď sme neboli kóšer vždy vo všetkom, čo sa týkalo školského poriadku,“ hovorí so smiechom. „Robili sme všeličo, ale veď to patrí k veci. Viem, že bežnou odpoveďou starších asi skôr býva, že dnešní študenti sú iní, a je pravdou, že doba sa mení. S tým treba rátať, ale to je všetko. V povahe ako takej veľký rozdiel nevidím.“
Iné sú však, samozrejme, možnosti, ktoré sám ako študent k dispozícii nemal. „Moderná doba je vďaka tomu, že všetko máte na internete, veľmi pohodlná. Keď som sa ja ako študent chcel niečo dozvedieť, musel som ísť do knižnice a vŕtať sa tam, vynaložiť určité úsilie, aby som sa dopracoval k nejakému cieľu. Mnoho študentov, aj celkovo mladých ľudí, je zavesených na youtube. Ja som tam tiež, ale podotýkam, že so svojou vlastnou robotou. Veľmi obdivujú, čo spraví druhý, budú si to posielať aj komentovať, ale sami akosi často nemajú chuť niečo dosiahnuť či vytvoriť. Obdivovať prácu iných síce nie je zlé, ale na druhej strane pasívne. V princípe je to rovnaké, ako keď dáte dieťaťu tablet; bude sa hrať, ale podstatne inak bude jeho hra vyzerať, keď mu dáte lego. Tam už musí rozmýšľať, čo z neho postaví.“
Ešte sa na záver pýtam na plány do budúcnosti. „Rád by som sa viac venoval príprave experimentov, ktoré študenti potrebujú, v spolupráci s nimi aj s mojimi kolegami. Máme vlastnú dielňu, veľa si toho urobíme sami vrátane meraní. Je v nej všetko, čo potrebujeme na takpovediac surovú strojarinu - sústruh, fréza, brúsky, vŕtačky. Je to veľká výhoda, stačí zbehnúť z laboratória do dielne a späť. Všetko máme pod jednou strechou.“
Text: Katarína Macková
Foto: Tibor Rózsár