25:42, text på kortet: U. S. Army, Corps of Engineers, John H. Kerr Dam & Reservoir, Vic. of Boydton, Virginia. Ektachrome by Roanoke Photo. Pub. by Roanoke Photo Finishing Co., Roanoke, Va. 80718. – – – 25:43, text på kortet: U. S. Army Corps of Engineers, John H. Kerr Dam & Reservoir, Vic. of Boydton, Virginia. Pub. by  Roanoke Photo Finishing Co., Roanoke, Va. 80723. – – – Stora versioner av bilderna här.


Själva modellbyggnadsarbetet är ett precisionsarbete, som kräver noggrannhet, inte enbart av personalen utan även av det primärmaterial i form av kartor, uppmätningar och ritningar, efter vilka modellen bygges. Modellbyggandet föregås därför ofta av ganska omfattande pejlingar och uppmätningar och i vissa fall även kartläggning av den naturliga strömningen i älven. Om modellförsöken bedrives samtidigt med utbyggnaden, är det även viktigt att nya uppmätningar göres så fort man genom avtäckning av berggrunden erhållit mera kompletta uppgifter, eller då man genom grävningar, sprängningar eller utfyllningar ändrat förhållandena. På så sätt kan modellen ändras efter hand, så att den alltid motsvarar de aktuella förhållandena, vilket givetvis är av stor betydelse.

Med ledning av tillgängliga kartor och ritningar bygger man sedan modellen som en geometrisk förminskning av naturen och anläggningen i den skala man beslutat sig för. Härvid använder man sig huvudsakligen av betong, trä och stål. Modellbyggaren måste vara något av tusenkonstnär och kunna behandla dessa material på ett sådant sätt, att en stabil och exakt modell, innehållande alla väsentliga detaljer, erhålles snabbt och billigt. Älvbottnen gjutes vanligen i betong efter mallar på en bädd av omsorgsfullt packat grus eller på en uppbyggd underform av trä. Har man för avsikt att undersöka erosionsriskerna, kan man gjuta en botten på den höjd, som motsvarar fast berg, och låta de lösa massorna motsvaras av sand eller något annat lättrörligt material. Kraftstation, dammpelare, skibord o. d. utföres av trä, medan man för luckor och dylikt använder plåt och stål. Önskar man särskilt glatta ytor, kan man med fördel använda en beklädnad av celluloid eller annat plastmaterial. En modell av Hölleforsen har t. o. m. utrustats med skalenliga turbiner, för att rätt strömningsbild skall erhållas i avloppskanalen. Vi har dock inte kommit så långt, att vi producerar elektrisk energi i modellerna, men skulle läget på kraftmarknaden försämras igen, får vi kanske överväga det.

Vad valet av modellskala beträffar så blir tillförlitligheten hos försöken bättre, ju större skala man använder. Däremot blir kostnaden för modellen mindre, ju mindre skala man väljer. Oftast sätter även det tillgängliga utrymmet en gräns för, hur stor modellen kan göras. Den absolut minsta skala man kan använda kan beräknas på vetenskapliga grunder. Valet av skala blir även starkt beroende av avsikten med försöken. Vill man endast ha en bild av strömningen i stort, kan man använda relativt liten skala, t. ex. 1:100, men om man dessutom vill undersöka utformningen av olika detaljer, vill man helst ha en modell i skala 1:40 eller större. Sedan modellens höjd- och planskala bestämts beräknar man det förhållande, som skall gälla mellan vattenmängden i modellen och i den verkliga konstruktionen, för att rörelseförloppen skall bli »dynamiskt likformiga» i de båda fallen. Detta förhållande, vattenmängdsskalan, bestämmes, liksom hastighets- och tidsskalan, enligt vetenskapligt härledda formler. Som exempel kan nämnas, att om man bygger en modell av en anläggning, belägen i en älv, där lågvattenföringen är 300 m3/s och exceptionella högvattenföringen 2000 m3/s, skall vattenmängden i modellen kunna varieras mellan 30 och 200 liter per sekund, om modellskalan är 1:40, och mellan 3 och 20 liter per sekund, om skalan är 1:100.

Modellförsök kan utföras för alla strömningsproblem av intresse inom den givna modellens och skalans gränser. Man kan inom loppet av någon timme få se, hur en förslagen åtgärd ter sig såväl under vattenfattig vintertid som under en vårflod. För olika byggnadsstadier kan man undersöka, hur höga fångdammarna bör göras och hur de bör placeras ur strömningssynpunkt, om det erfordras några särskilda åtgärder för flottningen osv. För den färdiga anläggningen kan man bl. a. undersöka, om det är nödvändigt att utföra energiomvandlare* nedan utskoven och hur den i så fall bör utformas, utskovens avbördningsförmåga och skibordens form, erforderlig schaktning framför kraftstationsintagen för att god inströmning skall erhållas samt sist men inte minst lämpligaste placeringen och utformningen av flottningsanordningarna, såväl flottningsintaget och flottningsrännan som inledningsbommarna, flottningsutskov osv. Försöken sker i intimt samarbete med vederbörande konstruktionsavdelning och med arbetsledningen för anläggningen.

För flottningen är det i allmänhet ytströmmarna, som har den största betydelsen, och därför måste oftast en kartläggning av dessa utföras. Vid denna användes ofta en speciell kronofotografisk metod, varvid man fotograferar modellen uppifrån, medan flottörer eller på flottörer fästade tända stearinljus flyta fram på vattenytan. På samma negativ göres upprepade exponeringar med bestämda exponeringstider och uppehåll, varvid man erhåller ett foto, på vilket strömlinjerna markeras som streckade linjer. Av streckens längd, den kända exponeringstiden och modellskalan kan man sedan beräkna hur stor vattenhastighet man kommer att erhålla i en viss punkt i den verkliga konstruktionen. Under dessa fotograferingar mörklägges laboratoriet och de på vattnet flytande brinnande stearinljusen förlänar något av julaftonstämning åt lokalen.

Vid flottningsförsöken använder man modellstockar, träpinnar av olika längd och grovlek – från tandpetare till pekpinnar – utförda i samma skala som modellen och med samma storlekssammansättning som flottgodset i älven.
I en vanlig modell har man liksom i naturen endast möjlighet att iakttaga strömningen på ytan, men i vissa fall har man även behov av att så att säga få en röntgenbild av strömningen. Så är t. ex. fallet vid utformningen av energiomvandlare, skibord, flottningsutskov och dylikt. På laboratoriet finns därför en ränna med glasväggar med 6 m längd och 1 m höjd. Genom att bygga en detaljmodell i denna ränna, kan man se, vad som händer inuti vattenmassan och vid bottnen.

I en modell reduceras hastigheterna proportionsvis mindre än avstånden i plan, vilket medför, att allting sker hastigare än i verkligheten – vattenhastigheterna är skenbart för stora. Man har emellertid en möjlighet att »retuschera bort» detta fenomen, nämligen genom ultrarapidfilmning. Har man t. ex. en modell i skala 1:25, kan man filma den 5 gånger snabbare än normalt och sedan vid visningen köra filmen med normal bildhastighet. Man erhåller då en »naturlig» strömningsbild. År 1947 gjordes en kortfilm på laboratoriet under ingenjör Norrbys regi, varvid vissa försök för Hölle, Forsmo och Vojmsjön även ultrarapidfilmades. Denna film har bl. a. visats för internationell, sakkunnig publik, nämligen vid hydraulikerkongressen i Stockholm 1948, och väckte då intresse särskilt på grund av dessa ultrarapidupptagningar. Då man ser en sådan upptagning, får man en helt annan känsla av att modellen är riktig, än då man ser den i laboratoriet. På samma sätt som i naturen får man ett starkt intryck av vattnets kraft, då man ser vattnet och stockarna lugnt och mäktigt vräka sig nedför rännan, skibordet eller fallet.

Några modellfenomen, som man däremot inte kan retuschera bort så enkelt, är de, som beror på vattnets ytspänning, vilken blir proportionsvis för stor i modellen. Ytspänningen är bl. a. orsak till att luftinblandningen och skumbildningen hos vattnet är mindre i en modell än i verkligheten och att modellstockarna klibbar fast vid varandra och vid ledbommarna mera, än de i verkligheten kommer att göra. En möjlighet att avbilda även ytspänningsfenomenen riktigt vore att använda en lättare vätska än vatten, t. ex. sprit. Detta skulle kanske på flera sätt underlätta lösandet av en hel del problem, men vi är rädda för att det i längden skulle inverka menligt på arbetsresultatet!

* Anordning för att dämpa vattnets rörelse.

Lotta Lotass ::: Kraftverk ::: Autor Eter 2009