Kezdőlap
Légellenállás jelentősége a hálózati kamerák telepítésekor
Kamerákat gyakran szerelnek fel magas épületekre, hidakra, ahol erősebb a szél aktivitása. A telepítőknek fontos figyelniük a szél hatására telepítéseik során. A következő cikk néhány ilyen problémára hívja fel a figyelmet.
A szél hatása a kültéri kamerákra
A kültéri kamerák számos széllel kapcsolatos hatásnak vannak kitéve:
■ A szél sebessége
Egy kulcsfontosságú paraméter stabil kamerainstallációk tervezésekor. Fontos, hogy megértsük a szél sebességének variációit. Például part menti területeken nagyobb a szél sebessége, ezért különösen oda kell figyelni tervezéskor.
■ Aeroelasztikus lebegés (rezonancia)
A rezonancia (vagy aeroelasztikus lebegés) olyan gerjesztett kényszerrezgéseknél lép fel, amikor a gerjesztés frekvenciája a rezgésre kényszerített rendszer sajátfrekvenciájával megegyezik. Ha a rendszert olyan frekvenciájú rezgésre kényszerítjük, amely megegyezik azzal a frekvenciával, amellyel szabadon ő maga is rezegne, akkor kis gerjesztéssel a lehető legnagyobb amplitudójú rezgésre kényszeríthetjük. Ilyen esetben a gerjesztés által a rendszerbe egy-egy kitérés alatt bevitt kis energiaadagok fokozatosan összegeződnek és nagy rezgésamplitudót okoznak, ami tönkreteheti az egész rendszert.
A saját frekvenciára jó példa az inga, ami zsinór hosszának megfelelő frekvenciával leng. A saját frekvenciát a design, külalak befolyásolja. Ha növeljük a test merevségét, akkor nő a frekvencia.
A szél áramlásának útjába tett test mögött örvénylő áramlás keletkezik, amennyiben a sebessége elér egy adott sebességet. A test szélein ellentétes irányba forgó örvények jönnek létre, ezek egyenként követik egymást és ellenkező forgásirányúak. Ez megváltoztatja a nyomáselosztást is, vagyis a leváló örvények periodikus oldalirányú erőket keltenek, melyek rezgésbe hozzák a testet. Ha az örvényleválások frekvenciája megegyezik a test szabadfrekvenciájával, akkor rezonancia alakul ki. A jelenséget aeroelasztikus lebegésnek nevezzük. Ezt figyelhetjük meg hinták, útjelzőtáblák, zászlók vagy hidak esetében is.
Mi az a légellenállás?
A légellenállás olyan közegel-lenállás, amellyel mozgó test levegővel vagy vízzel telt térben találkozik. A következő képlet segítségével számítható ki:
FD = 1/2 p v2 Cw A
- v = a szél sebessége (m/s)
- p = légsűrűsség (kg/m3)
- Cw = légellenállási együttható
- A = az adott tárgy homlokfelülete (m2)
A fenti egyenlet alapján kiszámítható a szél által a kamerára ható erő nagysága. A légellenállási együttható (Cw) A Cw-érték úgynevezett együttható, ezáltal nincs mértékegysége és a testek geometriájához, illetve a szél irányához köthető. A következő táblázatban néhány tipikus forma légellenállási együtthatóját adjuk meg. Például egy átlagos kör Cw értéke 0,47.
Modellegyszerűsítés
Ahhoz, hogy kiszámoljuk a kamerák légellenállását vegyünk alapul két általános példát. Egy dóm és egy ún. dobozkamerát, kültéri házzal.
AXIS Q60-E |
AXIS P13-E/Q16-E/Q17-E/Q19-E |
Légáramlás szimulációja
A légáramlás szimulációjából jól látszik, hogyan áramlik a levegő a dóm kamera körül oldal- és felülnézetben.
Dómkamera – oldalnézet |
Dómkamera – felülnézet |
Számítások – Axis módszer
A légáramlás szimulációja alapján azt mondhatjuk, hogy az AXIS Q60-E egy kör és egy kocka közötti formából áll. Vagyis az AXIS Q60-E kamerának a légellenállási együtthatója a kör (0,47) és a kocka (1,05) értéke közé kell essen. Megközelítőleg tehát 0,76 lesz ez az érték, vagyis (0,47+ 1,05)/2.
Ha az AXIS P13 és Q16/17/19 széria légellenállási együtthatóját nézzük, akkor 1-gyel számolhatunk.
A legtöbb Axis model esetében egyébként ezt az 1.0 értéket vehetjük alapul.
Számítási példák
Ha adott a szél sebessége és a légsűrűsség, kiszámíthatjuk a fenti két kameraformára ható erőket, melyeket a két táblázat foglal össze.
Konklúzió
A légsűrűsség a talajszint feletti magasság emelkedésével csökken, és módosul a hőmérséklet és a páratartalom változásával is. Tengerszinten, 20 oC-on a száraz levegőnek 1,2041 kg/m3 a sűrűssége, ezt az értéket használtuk a fenti számításokban is. Nagyobb páratartalom és magasabb telepítéseknél a légsűrűsséget változtatni kell a kalkulációkban, ezáltal változni fog a légellenállás is.
Emellett fontos megjegyezni, hogy a fenti számítások magára a kamerára ható erőt veszik figyelembe. Ahhoz, hogy a kamerát stabilan telepítsük, figyelembe kell venni a rögzítő típusát is. Úgy a rögzítő, mint a kamera ellen kell tudjon állni a fellépő szélhatásoknak.
Egy másik tényező, ami főként a funkcionalitást és a képminőséget befolyásolja, a szél által keltett mozgás és vibráció. Ez a probléma hatványozódik a kamera fókusztávolságával. Minél nagyobb a fókusztávolság (zoom faktor), annál érzékenyebb lesz a kamera a mozgásokra és vibrációkra. Megfelelő telepítéseknél – mechanikus és funkciónális aspektusok figyelembevétele mellett – nem elég csak a kamera és rögzítő légellenállására figyelni, hanem az egész szerkezet mozgását és vibrációját nyomon kell követni. Egy masszív konstrukció és megfelelő rögzítő kiválasztásával biztosíthatjuk a megfelelő képminőséget minden körülményt figyelembe véve.
■ A fenti cikkel szerettem volna rávilágítani arra, hogy milyen komplex feladat egy stabil telepítés kivitelezése. Ahogy a számítások is mutatják, a kamerákra ható légellenállás nagyon alacsony.
Míg a légellenállás fontos aspektusa a megfelelő rendszer tervezésének, csak másodlagos szempont olyan fontos tényezők mellett, mint a rezonancia, átlagszélsebesség és kamera felszerelésének helye.
Bata Miklós – Aspectis Kft. ügyvezetője
Forrás: Axis Communications AB.